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当一对金刚石砧之间加压时，一种由氢、碳和硫组成的新型金属化合物在21摄氏度下表示出超导性 继核聚变、ChatGPT之后，“室温超导”范畴迎来新的技术突破。 据美国物理学会（APS）网站显现，美国罗切斯特大学助理教授、哈佛大学物理系研讨员、凝聚态物理学家迪亚兹（Ranga Dias）在当地时间3月7日举行的“静态超导实验”讲演会议上发布了一份最新研讨成果：
同时，3月9日清晨，该研讨成果发表在英国《自然》杂志上，题目为《N 掺杂氢化镥中近环境超导性的证据》。时间戳显现，这篇论文在2022年8月投出，今年1月18日被Nature接纳。
这意味着，未来在常规条件下，这种“超导体”有望应用于飞行器、量子计算机、磁悬浮交通、超导医疗、核聚变反响堆“磁封锁体”、超导重力模仿等诸多场景中。人类向着耐久以来希望发明出具有最优效率电力系统的目的又迈近了一步。 能够预见，一旦常温超导体技术成熟应用，一个高效率机器、超灵活仪器和反动性电子产品的新技术时期行将到来，届时或将引发一场新的能源反动。 该音讯传开，全球都在热议，相关问题已直接冲上知乎热搜第一，Reddit话题热度也在攀升。
“这是可用于实践应用的新型资料的开端，”迪亚兹表示，这将是一项重塑21世纪的反动性技术。有了这种技术，人类就将进入一个超导社会，你将不再需求电池之类的东西，这些资料“绝对能够改动我们所知道的世界”。 不外，由于该团队在2020年10月发表的一篇相似论文遭到质疑，最终招致英国《自然》杂志撤稿，这表明迪亚兹的这一新研讨成果仍可能将面临学术界人士的质疑。美国双周刊科学杂志ScienceNews以为，这项研讨可能会面遭到十分严厉的检查。 随后，迪亚兹（Ranga Dias）3月9日对媒体表示，已多次重复实验，有自信过审，对其团队此次的全新发现充溢自信，但他同时还指出，“要将我们对室温超导新资料的发现应用到任何范围的理想世界中，还需求几年的艰苦工作。” 一位国内的大学物理教授王利（化名）通知钛媒体App，这个实验结果关于凝聚态物理的意义远大于超导适用技术，它发现了个新的途径去寻觅高温超导资料。另一位行业人士称，“高压常温超导很难商业化”。 从资本市场看，截至发稿前，“超导”板块个股集体高开。永鼎股份、百利电气、法尔胜一字涨停，宝胜股份、西部超导、西部资料涨超5%，东方坦业、联创光电、汉缆股份等跟涨。 那么，美国科学家团队重提“室温超导”，这回能获科学界认可吗？ 百年超导研讨之路 一个多世纪以来，室温超导不时是资料科学范畴的研讨热点。 从字面意义上，超导就是超级导电之意。 依据导电性能，能够将物质分为导体、半导体和绝缘体。其中在导体中，存在大量能够自由移动的带电粒子，它们能够在外电场的作用下自由移动，构成电流。 超导体是在一定温度（定义为超导临界温度）之下电阻为零。固然严厉意义上的零电阻无法丈量出来，但多个实验表明，超导资料的电阻率要比导电性最好的金属如银、铜、金、铝等要整整低了10个数量级。
一块磁铁悬浮在一个用液氮冷却的超导体上 这意味着，在闭合超导线圈中感应出1A的电流，需求近一千亿年才干衰减掉，比我们宇宙的年龄138亿年还要长。因而，我们有充沛的理由以为超导态下电阻为零。 1911年，荷兰物理学家海克·卡曼林·昂尼斯（Heike Kamerlingh Onnes）发现，把汞冷却到-269摄氏度时电阻会忽然消逝，电子会在其中无障碍地运动。后来，他又留意到许多金属和合金都具有与汞相相似的特性，他将这种特殊的导电性能称之为“超导态”——这是人类初次发现超导现象。 昂尼斯因研讨物质在低温下的性质，并制出液态氦而荣获1913年诺贝尔物理学奖。 尔后的一个多世纪中，新的超导资料相继被发现，一波接一波冲击更高的超导临界转变温度，每次发现都推进着科学家投身相关的研讨热潮：
严厉来说，判别一个资料能否属于超导体，必须有两个独立的电磁特性判据：1. 能否具有绝对零电阻；2. 能否具有完整抗磁性。后者由德国科学家沃尔特·迈斯纳（Walther Meissner）等发现，又称为“迈斯纳效应”，即磁场下超导体具有“完整抗磁性”，其内部磁感应强度B为零。 超导体对人们生产生活的意义严重。实践上，应用电子技术都基于有电阻的电路，大量能源因普通导体存在电阻而转变为热量白白损耗。而完成室温超导有望使电能极少转变为热量，从而提升导体和装置的效率，极大地推进现有电子技术的延展，让更多精密电子元件能够应用到人类生活中。 中科院物理研讨所罗会仟在一篇文章中提到，超导输电能够节约目前高压交流输电技术中15%左右的损耗，超导变压器、发电机、电动机、限流器以及储能系统能够完成高效的电网和电机。应用超导线圈制造的超导磁体具有体积轻小、磁场高、平均性好、耗能低等优势，是高分辨核磁共振成像、基础科学研讨、人工可控核聚变等关键技术的中心。
应用超导体资料特性应用的磁悬浮列车 磁悬浮列车就应用了超导体特性。超导线圈能够承载很大的电流，成为强大的超导磁体。列车和轨道上分别配备有超导磁体。当存在外磁场时，由于完整抗磁性，超导体内部会产生一个相反的磁场，使超导体内部的总磁感应强度为零。由此产生的斥力能够使繁重的列车悬浮在空中。经过改动轨道上磁场的取向，能够使列车坚持向前运动。 去年11月27日，“室温超导”入选为2022年度“十大基础研讨关键词”。 “常温超导”研讨者争议缠身 在迪亚兹研讨之前，超导资料的最高温度是2019年在德国科学家在马克斯·普朗克化学研讨所一实验室，以及与美国伊利诺伊大学的拉塞尔·赫姆利研讨小组协作完成的。研讨人员用镧（一种金属稀土元素La）超氢化物在170万个大气压的高压下完成-23摄氏度的超导转变温度。 美国康奈尔大学的理论物理学家尼尔·阿什克罗夫特（Neil Ashcroft）早在1968年就在理论上预言，纯氢能够在室温下超导，由于金属氢会有较高的超导临界温度，只不外需求加上500万倍大气压的压强。他在2004年提出，富含氢的化合物，如甲烷、甲硅烷、氨气等，成为高临界温度的超导体所需压强能够比金属氢低很多。 可惜，实验令人失望，与阿什克罗夫特的预言有不小的差距。 作为宇宙中最丰厚的元素，氢也是一种很有前景的元素。要取得高温超导体，需求更强的化学键和更轻的元素。氢是最轻的资料，而氢键是最强的化学键之一。从理论上来讲，固体金属氢具有很高的德拜温度（固体的一个重要物理量）和很强的电子-声子耦合，这是室温超导所必须的要素。 但是，仅仅是将纯氢转化为金属状态就需求十分高的压力。2017年，美国哈佛大学教授艾萨克·西尔维拉和当时在其实验室做博士后研讨的迪亚兹协作，在实验室中初次完成了这一目的。
美国罗切斯特大学助理教授、哈佛大学物理系研讨员、凝聚态物理学家Ranga Dias，一位来自于斯里兰卡的物理学家 不外之后，迪亚兹的研讨之路就没有那么平整了。 2020年10月14日，英国《自然》（Nature）杂志发表的一篇初次完成 “室温超导” 的封面论文引发惊动。迪亚兹团队发明出一种三元氢化物（C-S-H），在267万个超高大气压下，完成了转变温度为15摄氏度的超导电性，即察看到常温超导现象。投稿仅2个月就登上了《自然》杂志封面，被誉为是诺奖级的工作。 迪亚兹宣称，这是人类第一次在室温下察看到超导现象。他们的发现将为许多潜在的应用提供可能。但他们固然处置了温度的障碍，却又呈现了高压难题——267万个大气压，十分接近于300万个大气压的地球地心处的压力。这么高的压力，全世界也只需很少的实验室能够完成——这为后来的“撤稿”事情埋下伏笔。 当时，美国学术界普遍看好这一实验，美国加利福尼亚大学圣迭戈分校物理教授布赖恩·梅普尔（Merrill Maple）评价道：“这项研讨启示了人们思索常规超导体和高温超导体的关系、超导电子配对的机制、未来寻觅新资料的方向、应用超导技术的新范畴等，描画了人类愈加美好的未来。” 不外，也有研讨者以为，迪亚斯的实验条件十分极端，这意味着距离实践应用还十分悠远。而迪亚斯等人创建了一家名为“特殊资料”的公司，以将室温超导资料尽快商业化。 但迪亚兹的这项研讨成果无法复现，其实是业内最大的槽点。迪亚兹后来称，其在实验过程不当心打碎了金刚石，后面也没再重复实验。不外，近500GPa的高压技术，国际上仍有几个研讨组是能够做到的，迪亚兹他们却没有重复出来金属氢的实验结果。 更令人难以置信的是，这篇论文的关键证据之一，即金刚石对顶砧里的金属氢照片，是用 iPhone 摄像头拍的，显得极端不专业。后来被重复追问下，迪亚兹招认 “金属氢” 的实验胜利率并不高，可能也就那么一两次取得了“有效”的实验数据。科学家们有理由狐疑，最终得到的 “金属反射” 信号可能来自高压腔体内的金属垫片，而不是金属氢自身，后来作者也发文更正了光电导的数据。因而，金属氢能否真的能完成室温超导，成为一个未解谜团。 在科学家集体质疑声中，2022年9月26日，在一切论文作者都不同意撤稿的状况下，英国《自然》杂志编辑部撤掉了这篇论文。 《自然》杂志以为，在一些关键的数据处置步骤中，这篇论文运用了一种非规范化的、用户自定义的程序。细致而言，这个程序指的是论文中用来处置原始数据、以生成磁化率图的背景减法（用于处置喧哗背景信号的措施），处置后的数据减法并没有在论文中解释，因而数据有效性也遭到质疑，其以为这会削弱外界对磁化率数据的自信。
Dias所在团队的论文于2022年9月26日被《自然》撤稿 同一天，顶级期刊《科学》深度报道此次撤稿事情并采访了该事情的几位当事人。报道题目直接援用了科学家的一句原话：“Something is seriously wrong”（事情很严重）。 仅仅过了不到半年，往常，迪亚兹带着新的/另外三元氢化物镥-氮-氢（N-Lu-H）东山再起（之前是氢-硫-碳）。在 1GPa 不那么极端的高压力下，完成了更高的超导转变温度21摄氏度——压强更低了，超导临界转变温度(Tc)更高了。 在近15分钟演讲中，迪亚兹重复对室温超导进行细致讲述。不外，3月9日《自然》杂志刊登的论文中也坦言，固然这一研讨结果超乎想象，但还需求进一步的实验和模仿来肯定氢和氮的确切化学计量及其各自的原子位置，从而了解资料的超导状态。
1GPa下，资料能在接近21℃的温度条件下完成超导状态（来源论文） 在拉斯维加斯最新成果的发布现场，小小讲演厅里挤满了各路物理大牛。包含高温超导先驱朱经武教授，以及此前不时在质疑室温超导的日内瓦大学凝聚态物理学家Dirk van der Marel。而在讲演厅外，更是挤满了大批未能入场的物理学研讨者，致使于保安需求不时解散人群，避免消防隐患。 但美国双周刊科学杂志ScienceNews以为，这项研讨可能将会面遭到十分严厉的同行检查，特别是关于复现效果的。 人们对“室温超导”抱有希望，但疑虑依然存在 继去年12月美国加州劳伦斯利佛摩国度实验室在可控聚变实验中完成聚变点火、取得“能量净增益”（Q＞1），以及OpenAI发布的人工智能聊天模型ChatGPT之后，美国科学家这次又胜利地在物理学界扔下一枚“核弹”。 （详见钛媒体App前文：、） 目前，固然外界关于这一实验感到震惊，但鉴于迪亚兹此前的争议，业内更多处于“张望”心情。 中科创星开创合伙人米磊对钛媒体App表示：“我去年就以为超导之于能源范畴就是半导体之于信息范畴，过去60年信息反动依托的是半导体资料的突破，未来60年的能源反动依托的是超导资料的突破。所以我们去年开端鼎力规划高温超导资料方向，往常曾经投了三家高温超导资料上下游公司，投资额过亿，只是没想到这个方向这么快又火了。” 罗会仟在3月8日晚的中科院物理所直播中表示，这次研讨的大约1万大气压比曾经的200GPa低很多，实验很可能会完成复用。好比，以前很少有做比热丈量来考证超导转变，就是由于压强过高不容易做，而这次的1GPa就使得比热丈量成为可能。 研讨学者季燕江则以为，固然完整抗磁性丈量（迈斯纳效应）在实验上很艰难，但说迪亚兹故意造假，他以为还缺乏证据。 一位量子范畴学者对钛媒体App表示，目前量子计算还是一直要超低温，常温超导还是很难完成的。另有物理学者以为，无论是常温超导，还是高温超导，温度只是权衡超导应用的指标而已，目前应用最多的依旧是铌钛合金超导体，这种常温超导短期内很难实践应用。 一位知乎答主表示，关于这类研讨，最好还是等一同等行复现的结果。他以为这次结果依旧只是一家之言，而不是同行评议的结果。 中国科学院物理研讨所靳常青和伊利诺伊大学香槟分校戴维·塞珀利分离在《自然》杂志刊文称，作者的发现无疑会惹起争议，由于简直是其他具有高温超导性的氰化物的两倍，并且表明与相似的超导化合物相比，论文样品中存在的氢相对较少。假如氮掺杂的确是超导状态的部分缘由，那么它在完成如此高的转变温度方面的作用还有待肯定。 “无论机制如何，在环境条件下超导资料的前景都是诱人的。超导资料能够制造强大的磁体，例如用于磁共振成像 (MRI)——这项技术自半个世纪前初次呈现以来就对医学诊断产生了深远影响，这种资料也能够用作悬浮物体，激起磁悬浮列车的想法。但规范MRI系统目前在没有高温超导元件的状况下需求昂贵的制冷，因而，或许该研讨新的氢化物化合物将使我们更接近这些技术成为理想。”靳常青和塞珀利共同表示。 那么，关于“室温超导”圣杯这次能否要大结局，更多人以为还需让“子弹”多飞一会。（本文首发钛媒体App，作者｜林志佳） |
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