央廣網(wǎng)北京3月23日消息 據中央廣播電視總臺中國之聲《新聞超鏈接》報道，美國羅切斯特大學(xué)團隊的室溫超導研究最近大火。他們宣稱(chēng)自己研發(fā)的一種镥氮氫材料在近1萬(wàn)個(gè)大氣壓（1GPa）下實(shí)現了室溫超導。這遠低于目前室溫超導體通常所需要的數百萬(wàn)個(gè)大氣壓。不過(guò)，該研究成果發(fā)表之后，有業(yè)內專(zhuān)家表示謹慎樂(lè )觀(guān)或者質(zhì)疑。

　　3月15日，南京大學(xué)超導物理和材料研究中心主任聞海虎團隊在預印本網(wǎng)站arXiv提交了一篇包括9名作者、長(cháng)達16頁(yè)的研究論文，否定了相關(guān)的研究結論，這距離室溫超導的研究發(fā)布只有8天。

　　這項證偽實(shí)驗是如何完成的？羅切斯特大學(xué)團隊的室溫超導研究有可能在哪個(gè)環(huán)節出了問(wèn)題？室溫超導為何這么難實(shí)現？

　　失之毫厘，一定差之千里？

　　南京大學(xué)超導物理和材料研究中心主任聞海虎介紹道，他的團隊利用镥金屬和含氮、氫元素的氣體進(jìn)行燒結，在高溫高壓環(huán)境下成功合成復現出具有同樣結構的镥氮氫材料。

　　電阻和磁化是判斷超導性質(zhì)最為重要的兩個(gè)參考指標。成功合成镥氮氫材料之后，聞海虎團隊進(jìn)一步測量該材料的電阻和磁化特性，結果發(fā)現該材料在所聲稱(chēng)的低壓下并不具備零電阻和完全抗磁性這兩個(gè)超導特性，由此完成對美國羅切斯特大學(xué)團隊研究的證偽。

　　是否因為材料上存在差別，超導現象才無(wú)法復現？聞海虎對此解釋道，團隊利用X光對材料進(jìn)行衍射，通過(guò)X光衍射譜發(fā)現該材料與美國羅切斯特大學(xué)團隊所用材料結構幾乎一致。

　　聞海虎補充，復刻材料與Dias團隊的樣品可能會(huì )存在某些細小的差別，具體體現在氮元素的含量與分布上。但復刻材料與樣品在結構上幾乎一致，就意味著(zhù)同類(lèi)結構的化合物很難在相同的溫度和壓力條件下出現超導現象。聞海虎還指出，團隊在加壓和不加壓情況下都進(jìn)行了試驗，結果表明該材料并不具備超導性質(zhì)。

　　溫度太高，室溫超導中的電子對易被“拆散”

　　關(guān)于室溫超導現象成功證偽，聞海虎表示，Dias團隊的研究方案存在一些可疑點(diǎn)，其中關(guān)鍵的一點(diǎn)在于制備樣品的反應溫度過(guò)低。在常溫條件下，金屬镥難以與氮元素、氫元素發(fā)生化學(xué)反應。除此之外，Dias團隊的數據分析也存在漏洞，最終導致了超導的“假象”。

　　為什么室溫超導復現如此困難，以至于假象頻出？實(shí)際上，實(shí)現超導首先需要材料內部的電子兩兩配對，以此形成相位相同或步調一致的狀態(tài)。但如果材料溫度過(guò)高，已經(jīng)配對的電子便容易被拆散，恢復獨立運動(dòng)。“這就意味著(zhù)室溫超導必須保證材料內部電子在高溫狀態(tài)下仍舊能夠穩定配對。”

　　聞海虎認為，根據目前超導領(lǐng)域的研究發(fā)現，許多富含氫元素的材料在高壓狀態(tài)下具備高溫超導性質(zhì)。這是因為，氫原子在材料內部形成結構時(shí)容易產(chǎn)生高頻振動(dòng)，而這恰好能夠幫助電子實(shí)現配對。所以在高壓狀態(tài)下，氫原子這一特質(zhì)有助于材料產(chǎn)生超導現象，這同時(shí)也是攻克室溫常壓超導難題的重要方向。

　　前景廣闊，超導有望上太空

　　從發(fā)現超導現象到今天，超導技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于電力、通信、醫療等領(lǐng)域。如果室溫超導這一難題被攻克，將會(huì )顯著(zhù)提升微波通信的性能，進(jìn)而優(yōu)化移動(dòng)通信、國防通訊等微波通信領(lǐng)域。除此之外，室溫超導技術(shù)還能夠推動(dòng)超導磁懸浮列車(chē)的研發(fā)以及解決大容量電子芯片線(xiàn)路過(guò)熱等技術(shù)難題。

　　盡管目前實(shí)現大規模高溫超導應用仍舊十分困難，但如果將超導技術(shù)的應用場(chǎng)景放到太空，就可以在一定程度上避免溫度給超導技術(shù)應用帶來(lái)的限制，未來(lái)或許可以依托航天技術(shù)，在太空環(huán)境下利用某些高溫超導材料完成科研試驗和微波通信技術(shù)等應用活動(dòng)。

　　監制：郭靜

　　記者：鶴佳

　　編輯：潘雨薇 彭毓姬