一觉醒来，室温超导『又』被突破了。最近几天，物理学界又见证了一份室温超导研究的问世。

为什么说又呢？看看之前的新闻报道就知道了：宣称实现室温超导的研究一个接一个，连 Science 杂志都忍不住在 2020 年打出「终于，室温超导实现了」的标题。但后续结果总是令人失望，没有人能够成功复现作者宣称的结果，部分研究还被撤稿。这使得「实现室温超导」成了一个狼来了的故事。谁也不敢轻信别人宣称的结果。

不过这次，事情看上去有点不同寻常。这份研究来自韩国的一个团队。他们在 arXiv 上上传了两篇论文，宣称他们合成了一种常压下的室温超导材料，其超导临界温度超过了水的沸点，最高达到 127 摄氏度。

1、室温超导：诺奖级研究、第四次工业革命的希望

室温超导的每一次研究突破都牵动着全世界科学家的神经，这是为什么呢？

首先，我们来看一下室温超导是什么。超导就是超级导电，其电阻为 0，电流流经超导体时不会产生热损耗。室温超导是在室温条件下实现的超导现象，室温超导体是在高于 0°C 的温度下有超导现象的材料。相较于其他超导体，室温超导体的条件是日常较容易达到的工作条件。

截至 2020 年，最高温的超导体是超高压的含碳硫化氢系统，压力 267 GPa，其临界温度为 +15°C。在一般大气压力下的最高温超导体是高温超导体铜氧化物，它在 138K（−135 °C）的温度下有超导现象。

实现室温超导的条件极其苛刻，目前的条件只能支持在极高压力或极低温度下实现超导态，更不用说其较高的成本和有限的应用场景了。

如果能够实现常压室温超导，有人表示，「这将成为人类有史以来最伟大的科技发现之一，也将会拿遍诺贝尔奖。」还有更多人表示，常压室温超导如能实现，将开启第四次工业革命，使二十一世纪成为超导时代。

那么对于人类社会和普通人来说，实现常压室温超导会产生哪些切身的影响呢？从下面几个示例可以窥见一二。

先拿最常见的与电有关的产品来说，超导电器没有了电阻，将彻底解决由电阻产生的损耗问题。超导计算机（电脑）不再需要考虑散热问题，变得更轻薄，运行速度也会极大提升；家庭用电量将大大降低；电动汽车将全面取代燃油汽车。

再看能源发电输电行业，原本很多烧油的设备（比如柴油机、汽油机）将改用超导电机，将彻底改变石油、化工、航空航天、冶金等众多行业。同时超导材料做成的超导电线和超导变压器可以几乎无损耗地输送电力，缺电问题将成为历史。

还有磁悬浮，超导材料的出现可以制作高速超导磁悬浮列车，磁悬浮轨道交通将大面积建设。

还有更科幻的，可控核聚变技术将有望实现。《三体》中的场景将成为现实，人类驶向宇宙，人类历史将重写。

2、韩国的研究团队做了什么

阅读凝聚态物理方向的论文对于大部分人来说都存在不可逾越的门槛，不过，B 站科普区知名 up 主「来自星星的何教授」简单向大家解释了一下。我们看看他是怎么说的。

首先，我们知道，新合成的超导材料化学式为。

这是一种铜掺杂的铅磷灰石，其中铜掺杂的比例 x 大概在 0. 9- 1. 1 之间。作者在论文中详细介绍了这种材料的合成步骤。

第一步，通过化学反应合成黄铅矿。将氧化铅和硫酸铅粉末以各 50% 的比例在陶瓷坩埚中均匀混合。将混合粉末在有空气存在的环境下，在 725 摄氏度的炉子中加热 24 小时。在加热过程中，混合物发生化学反应，产生黄铅矿。

第二步，合成磷化亚铜晶体。将铜和磷粉末按照比例在坩埚中混合。将混合粉末密封在每克 20 厘米的晶闸管中，真空度为 10 的 - 3 次方托。将含有混合粉末的密封管在 550 摄氏度的炉子中加热 48 小时，在此过程中，混合物发生反应并形成磷化亚铜晶体。

第三步，将黄铅矿和磷化亚铜晶体研磨成粉末，并在坩埚中混合，然后密封入晶闸管中，真空度为 10 的 - 3 次方托。将装有混合粉末的密封管在 925 摄氏度的炉子中加热 5- 20 小时。在此过程中，混合物发生反应并转化为最终材料。其中，硫酸铅中的硫元素在反应过程中蒸发了。

按照同样的方法，作者合成了好几份样品，不同样品的铜掺杂参数 x 应该略有差异。

然后，作者对合成材料的晶体结构进行了分析，发现合成的样品是一种多晶材料，具有六方结构，属于六方晶系。

他们在 30 毫安的电流下，采用四探针法对样品 2 进行了电阻测量，结果发现，在 105 摄氏度左右，电阻有一个明显的跳变，他们认为此时发生了超导转变。

不过，电阻并不是直接跳变到 0，而是先跳变到一个比较小的值。进入更低的温度以后，大约在 60 摄氏度以下，电阻几乎为零。「来自星星的何教授」解释说，实际上，超导体在进入超导态以后，电阻并不一定严格为零。这是因为在有限温度的时候，并不是所有的电子都参与了库珀配对，未配对的电子仍然可以对电阻产生贡献，尤其是在接近临界温度的区域。

超导的另一个证据是抗磁性（在磁场强度低于临界值的情况下，磁力线无法穿过超导体，超导体内部磁场为零的现象，完全抗磁性又称迈斯纳效应）。作者对样品 2 和样品 3 的磁化率随温度的变化进行了测量，二者展示出了抗磁性。如图所示，样品 4 在磁铁上方出现了悬浮现象。

作者还对临界电流和临界磁场进行了测量，其结果与超导的图像是符合的。样品的临界温度与铜掺杂的比例 x 是相关的。

在他们合成的样品中，临界温度最高可以达到 400 开尔文，也就是 127 摄氏度。作者还利用超导的 Brinkman-Rice-BCS 理论进行了理论解释，认为临界温度如此之高的原因有两点：一是由于铜掺杂形成了一维或准一维的金属，二是电子之间存在强关联。

3、上一个已被打脸

今年3月，物理学界就曾掀起一场轩然大波。来自美国罗切斯特大学的物理学家Ranga Dias声称自己在21℃条件下实现了室温超导——由氢（99%）、氮（1%）和纯镥制成的材料LNH在21°C、1GPa条件下就实现了超导状态。

如果他所述属实，无疑是在该领域取得了颠覆性突破，相当于摘下了物理学的一座圣杯。

这样一颗惊雷在拉斯维加斯举办的物理学会上炸响，当场震惊了所有大咖。

不过，很可惜的是，Ranga Dias的结果此后并未被任何一个实验室成功复现。

Dias绘制的晶胞图，白色原子是氢，绿色的是镥，粉色的是不同位点的氢原子

中科院物理所也发表论文「打假」，表示没复现成功：二元镥氢化合物（Lu4H23），在71K（-202°C）、218GPa条件下实现超导转变，这一结果既不「室温」，也不「近常压」。

在更早的时候，第一个已知的超导体只能保持在高达约25K的超导状态。

在20世纪80年代末，研究人员发现了第一个所谓的高温超导体，其超导率高达90 K——液氮可以达到这种温度。

科学家认为他们正处于室温超导体革命的风口浪尖上。

1911年发现了第一个超导体Mercury

但是，到目前为止，这些早期实验中使用的高温超导体（主要是氧化铜）都没有显示其超导性保持在约160K以上，低于南极洲记录的最冷温度。

还有另一条预测的高温超导路径。模型表明，在巨大的压力下，氢可以转化为金属，在数百开尔文时可以超导。

包括Dias和他的哈佛大学博士后顾问Isaac Silvera在内的几组研究人员声称在实验室中制造了金属氢，但该州存在的确凿证据仍然难以捉摸。

研究人员更幸运地创造了在较低压力下凝固的金属氢合金。

2009年，研究人员声称发现了第53种元素是超导体。在发现结果背后的数据受到操纵后，这一说法后来被撤销。

2015年，来自德国的一个团队报告了硫化氢（H(3)S）的超导性，为203 K和155 GPa。四年后，有报告称氢化镧（LaH(10)）在250 K和170 GPa实现超导。第一个室温超导体似乎触手可及。

2020年10月14日，Dias和他的同事在Nature上宣布，他们在含氢材料碳氢化合物（CSH）中发现了超导性，其含量为287 K和267 GPa——第一个室温超导体。

不过，Dias随后就被打假，并以「黑历史」而著名。

所以，这次韩国物理学家的结果，能被成功复现吗？

文章来源： 机器之心Pro，·新智元