央廣網(wǎng)北京3月23日消息 據(jù)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(tuán)隊的室溫超導(dǎo)研究最近大火。他們宣稱自己研發(fā)的一種镥氮氫材料在近1萬個大氣壓（1GPa）下實現(xiàn)了室溫超導(dǎo)。這遠(yuǎn)低于目前室溫超導(dǎo)體通常所需要的數(shù)百萬個大氣壓。不過，該研究成果發(fā)表之后，有業(yè)內(nèi)專家表示謹(jǐn)慎樂觀或者質(zhì)疑。

　　3月15日，南京大學(xué)超導(dǎo)物理和材料研究中心主任聞海虎團(tuán)隊在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv提交了一篇包括9名作者、長達(dá)16頁的研究論文，否定了相關(guān)的研究結(jié)論，這距離室溫超導(dǎo)的研究發(fā)布只有8天。

　　這項證偽實驗是如何完成的？羅切斯特大學(xué)團(tuán)隊的室溫超導(dǎo)研究有可能在哪個環(huán)節(jié)出了問題？室溫超導(dǎo)為何這么難實現(xiàn)？

　　失之毫厘，一定差之千里？

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

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

　　是否因為材料上存在差別，超導(dǎo)現(xiàn)象才無法復(fù)現(xiàn)？聞海虎對此解釋道，團(tuán)隊利用X光對材料進(jìn)行衍射，通過X光衍射譜發(fā)現(xiàn)該材料與美國羅切斯特大學(xué)團(tuán)隊所用材料結(jié)構(gòu)幾乎一致。

　　聞海虎補充，復(fù)刻材料與Dias團(tuán)隊的樣品可能會存在某些細(xì)小的差別，具體體現(xiàn)在氮元素的含量與分布上。但復(fù)刻材料與樣品在結(jié)構(gòu)上幾乎一致，就意味著同類結(jié)構(gòu)的化合物很難在相同的溫度和壓力條件下出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象。聞海虎還指出，團(tuán)隊在加壓和不加壓情況下都進(jìn)行了試驗，結(jié)果表明該材料并不具備超導(dǎo)性質(zhì)。

　　溫度太高，室溫超導(dǎo)中的電子對易被“拆散”

　　關(guān)于室溫超導(dǎo)現(xiàn)象成功證偽，聞海虎表示，Dias團(tuán)隊的研究方案存在一些可疑點，其中關(guān)鍵的一點在于制備樣品的反應(yīng)溫度過低。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(yīng)。除此之外，Dias團(tuán)隊的數(shù)據(jù)分析也存在漏洞，最終導(dǎo)致了超導(dǎo)的“假象”。

　　為什么室溫超導(dǎo)復(fù)現(xiàn)如此困難，以至于假象頻出？實際上，實現(xiàn)超導(dǎo)首先需要材料內(nèi)部的電子兩兩配對，以此形成相位相同或步調(diào)一致的狀態(tài)。但如果材料溫度過高，已經(jīng)配對的電子便容易被拆散，恢復(fù)獨立運動。“這就意味著室溫超導(dǎo)必須保證材料內(nèi)部電子在高溫狀態(tài)下仍舊能夠穩(wěn)定配對。”

　　聞海虎認(rèn)為，根據(jù)目前超導(dǎo)領(lǐng)域的研究發(fā)現(xiàn)，許多富含氫元素的材料在高壓狀態(tài)下具備高溫超導(dǎo)性質(zhì)。這是因為，氫原子在材料內(nèi)部形成結(jié)構(gòu)時容易產(chǎn)生高頻振動，而這恰好能夠幫助電子實現(xiàn)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(dǎo)現(xiàn)象，這同時也是攻克室溫常壓超導(dǎo)難題的重要方向。

　　前景廣闊，超導(dǎo)有望上太空

　　從發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象到今天，超導(dǎo)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力、通信、醫(yī)療等領(lǐng)域。如果室溫超導(dǎo)這一難題被攻克，將會顯著提升微波通信的性能，進(jìn)而優(yōu)化移動通信、國防通訊等微波通信領(lǐng)域。除此之外，室溫超導(dǎo)技術(shù)還能夠推動超導(dǎo)磁懸浮列車的研發(fā)以及解決大容量電子芯片線路過熱等技術(shù)難題。

　　盡管目前實現(xiàn)大規(guī)模高溫超導(dǎo)應(yīng)用仍舊十分困難，但如果將超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用場景放到太空，就可以在一定程度上避免溫度給超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用帶來的限制，未來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(dǎo)材料完成科研試驗和微波通信技術(shù)等應(yīng)用活動。

　　監(jiān)制：郭靜

　　記者：鶴佳

　　編輯：潘雨薇 彭毓姬