点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:刷屏的“室温超导”到底是个啥?离造福人类还有多远?
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

刷屏的“室温超导”到底是个啥?离造福人类还有多远?

来源:光明网2023-03-10 13:03

  这几天,在室温条件下实现超导的消息引发全球关注和热议。事情的起源是,3月8日,《自然》杂志刊登了美国罗彻斯特大学迪亚斯团队的一篇论文,讲的是该团队合成了一种“镥-氢-氮”的三元化合物,能在近常压和室温条件下实现超导。2天的时间里,围绕这一成果的消息和解读在各大媒体和社交平台实现刷屏式“讨论”。

刷屏的“室温超导”到底是个啥?离造福人类还有多远?

迪亚斯报告现场(图源网络)

刷屏的“室温超导”到底是个啥?离造福人类还有多远?

图片来源:罗彻斯特大学官网

  什么是超导?

  超导是导体在某一温度下,电阻为零的状态。1911年,荷兰物理学家昂内斯发现,当温度降低至约-268℃时,汞的电阻降为了0。超导的大门由此被打开。汞成为人类发现的第一个超导体。

  1933年,德国物理学家迈斯纳在对进入超导态的锡或铅金属球做磁场分布测量时发现,当材料进入超导态后,其内部的磁场会迅速被排出体外,磁场只在超导体外部存在,超导体展现出完全抗磁性。这就意味着,除了零电阻的特性,超导体还有完全抗磁性的特征。

  此后100多年的时间里,数以千计的超导材料不断被发现,包括单质金属、合金、过渡金属硫族化物/磷族化物等。但这些材料实现超导的前提条件是极冷的温度或超高压力,这就意味着这些实验材料无法用于长期、常规的应用。所以,寻找近环境条件下(室温、常压)的超导材料一直是超导领域的梦想。

  超导有哪些应用?

  尽管超导材料有成千上万种,但真正实用化的超导材料并不多,主要分为低温超导、高温超导。

  早期,超导体被广泛使用在强磁体、超导量子计算机、高灵敏探测器等诸多重要领域。如今,超导已经走进我们的生活,如高温超导滤波器已被应用于手机和卫星通讯,并明显改善了通信质量;超导量子干涉器件(SQUID)装备在医疗设备上使用,则加强了对人体心脑探测检查的精确度和灵敏度;世界上首个超导示范变电站也已在我国投入电网使用……

  不仅如此,超导技术的应用范围十分广阔,在输电、电机、交通运输、航天、微电子、电子计算机、通信、核物理、新能源、生物工程、医疗以及军事装备等领域,都已展现出灿烂夺目的前景。

  学界怎么看?

  中科院物理所研究员中科院物理所研究员罗会仟撰文表示,对物理学家而言,室温是有明确定义的,即300K,约相当于27℃。该论文的关键结果是碳-硫-氢(C-S-H)三元体系在267GPa左右可以实现288K左右的超导电性,对应温度为15℃。超导材料的Tc(临界温度),被首次突破到0℃以上,尽管距离室温300K还有一步之遥,论文的题目已经大大方方用了“室温超导”字样。

  上海市高温超导重点实验室主任、上海大学教授蔡传兵认为,迪亚斯这次的研究成果有两个亮点,第一是把原来所需的极端高压267GPa变成了一个相对低的压力1GPa。第二个亮点是,这次迪亚斯采用了一个新的元素组合,引入了稀土金属——镥元素(Lu,Lutetium),合成了三元氢化物(N-Lu-H),和他以前采用的碳硫氢化物不同。这次迪亚斯展示出的研究成果有一定可靠性,但室温超导所需的1GPa压力仍属于高压范畴,距离实际应用仍非常遥远。

  上海交大教授洪智勇认为,迪亚斯教授最新的实验结果,即便数据验证为真实的,也不可能做成实用化导线。“虽然最新的实验把超高压强从200多万个大气压降到了1万个大气压,但在地表大范围、长距离地实现高温超导(-196℃以上),比实现1万倍大气压更容易、更便宜。”

  中科院物理所在微信公众号文章中表示,从文章来看,这项工作无疑是突破性的,相关证据也很充足,如果能重复出来,搞不好未来能发诺奖。但物理学的研究终究不是一家之言,任何科学研究都应该经得起验证,这个也不例外,这项工作势必要经过行业内各个研究组的重复,如果经过多次重复之后,确定该结果的正确性,那将是划时代的工作。我们今年诺奖预测也就有底气了。

  南京大学物理学教授刘俊明表示,目前,高压下超导温度提高的物理图像是很清楚的,因为BCS理论就在那里。只要其他课题组能够重复,就是巨大成果。这篇文章去年4月份就送审《自然》了,能够发表出来,说明作者、编辑和审稿人都有一定的信心。毕竟,Dias博士已经吃过一次亏,这一次不应该还是故态重来。但曾经质疑过Ranga Dias团队成果的Hirsch教授,也是国际知名的氢化物超导电性专家。他的质疑应该是定量意义上的,似乎也有可信度。且看这一次Dias和Hirsch谁对谁错。无论如何,这一事件应该会给物理学史添上不错的一笔,一定意义上呈现了自然科学的魅力所在。

  伊利诺伊大学芝加哥分校的材料化学家罗素·赫姆利说:“这是一项出色的研究。就超导性的证据而言,所提供的数据是非常有力的。”

  国内超导研究进展如何?

  罗会仟在接受媒体采访时表示,目前国内超导领域的研究,其中重要的一方面是对于新超导材料的探索,最早可追溯至1960-1970年代。

  1980年代,在瑞士科学家发现铜氧化物高温超导现象后,在中科院物理所赵忠贤老师为代表的团队带领下,很快发现了90 K(-183摄氏度)以上铜氧化物高温超导现象。钇钡铜氧化合物的转变温度达到了92 K,打破了液氮77 K(-196摄氏度)的温度堡垒。

  2008年3月,中科大陈仙辉研究组和中科院物理所王楠林研究组同时在铁基中观测到了43K和41K的超导转变温度,突破了麦克米兰极限,证明了铁基超导体是高温超导体。紧接着,中国科学家团队不仅率先使转变温度突破了50K,并发现了一系列50K以上的超导体,也创造了55K的铁基超导体转变温度纪录,被国际物理学界公认为第二个高温超导家族。

  罗会仟表示,中国在超导的一些研究方向上,目前已经做到了世界领先水平。赵忠贤院士带领团队将铁基超导体的临界温度提高到了55K,推动中国高温超导研究走在世界最前沿。 (光明网记者宋雅娟,综合整理自中科院物理所、腾讯新闻、界面新闻等)

[ 责编:肖春芳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 第43届潍坊国际风筝会开幕

  • 第六届中国国际消费品博览会落幕

独家策划

推荐阅读
记者16日从中国科学院国家空间科学中心获悉,来自该中心等单位的科研人员,通过三维数值模拟首次揭示,月球内部的金属月核在“感受”到太空磁场突变时,会像电磁感应一样产生感应电流和感应磁场,这股力量会挤压月球周围的太阳风,在月球两侧边缘形成一道特殊的“压缩带”。这项研究不仅揭示了月球导电内核在太阳风与月球相互作用中的重要作用,也为未来探测月球内部结构提供了新依据。
2026-04-17 10:30
据中国载人航天工程办公室消息,北京时间2026年4月17日01时36分,经过约5.5小时的出舱活动,神舟二十一号乘组航天员张陆、武飞、张洪章密切协同,在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下,圆满完成空间碎片防护装置安装、舱外设备设施巡检等任务。
2026-04-17 10:30
今年4月17日是第三十八个世界血友病日,主题为“诊断是关怀工作的第一步”。我国血友病患者诊疗现状如何?如何早识别、早干预?患者在日常生活中如何做好管理和防护?
2026-04-17 10:21
截至2026年3月31日,29个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团共154个统筹地区完成上年度医保基金清算,覆盖率达全国统筹区总数的39%,超额完成试点任务。其中,吉林白山、浙江宁波等43个非试点地区主动对标试点标准同步完成清算任务。山东、宁夏、北京、河北、海南、天津、河南等7地完成全省(自治区、直辖市)清算。
2026-04-17 10:20
商务部新闻发言人何亚东在16日举行的新闻发布会上表示,外资研发中心是我国创新体系的重要组成部分。2月,财政部、商务部等部门共同印发了有关通知,继续对外资研发中心进口有关科研用品免征进口关税和进口环节增值税、消费税。
2026-04-17 10:13
中国科学院微小卫星创新研究院15日发布轻舟试验飞船首批科学成果:关键技术验证方面,飞船测试了密封结构、推进、惯性测量、热控环控等核心系统。
2026-04-16 09:24
此次飞行对多项关键技术进行在轨考核,同时搭载27项科学试验载荷,还携带近300件青少年科普作品和一件《马踏雄风》瓷马进入太空。
2026-04-16 09:22
15日9时50分,由中国航空工业集团自主研制的HH-200航空商用无人运输系统,在航空工业民机试飞中心渭南运营基地平稳降落,圆满完成首飞。
2026-04-16 09:21
记者15日从国家林草局获悉,在法国巴黎召开的联合国教科文组织执行局第224届会议上,我国浙江常山和四川四姑娘山顺利通过会议审议,正式成为世界地质公园。
2026-04-16 09:20
党的十八大以来,我国统筹推进扩绿、兴绿、护绿并举,城市绿化实现从“有没有”到“好不好”的跨越式发展。为精准破解部分地区绿化分布不均、群众亲近自然不便的难题,各地因地制宜、见缝插绿,把生态福祉送到群众家门口。
2026-04-16 09:18
首次增设智能穿戴、显示技术、消费级无人机、集成房屋及庭院设施等9个专区。更多新企业、新产品、新技术走向世界,服务全球消费者。
2026-04-15 11:12
根据药品流通的不同渠道,《意见》明确发挥医疗机构专业作用、引导药店合理制定药品零售价格、用好网上药店价格发现功能等措施,鼓励各类主体参与价格形成。根据药品的不同领域,《意见》强调促进创新药多元支付与价格合理形成、强化短缺药保供稳价、加强麻醉药品和精神药品价格管理、规范药品原辅料价格行为,引导关键领域药品价格保持合理水平。
2026-04-15 09:26
而泵房内的水肥一体化配料系统,则扮演着“神经网”中智能中枢的角色。“从‘两脚泥’的传统漫灌,到指尖上的智能操控,再到云端管控的智慧灌溉,这场变革只用了短短几年。
2026-04-15 09:25
河北省秦皇岛市海港区河北大街秦邦医药连锁有限公司的一家店内,药品分区摆放整齐有序,店员马红梅正向顾客叮嘱用药须知。2019年成立至今,湖南一块医药专注于用数字化手段服务中小连锁药店,目前已连接500余家供应商,服务全国10万余家终端药店,触达县域消费者超3亿人次。
2026-04-15 09:36
本年度前期,黑河流域整体气温偏高,干流河道封河晚、开河早,河道封河河长短,冰储量较常年偏少;东居延海蓄水量较上年度同期偏少。实时调度过程中,水利部黄河水利委员会黑河流域管理局科学调度黄藏寺水利枢纽及梯级电站。
2026-04-15 09:24
推动银发经济行稳致远,当务之急是摒弃“重规模、轻质量”的粗放思维,实现从“有没有”到“优不优、适不适”的内涵式跨越。近年来,在政策引导与市场探索的双轮驱动下,我国适老化建设取得了一系列实实在在的成效。
2026-04-15 09:23
自2025年部分品牌充电宝宣布大面积召回以来,以充电宝为代表的移动电源产品的质量问题一直备受关注。充电宝新国标的推出意义重大,它将重新树立移动电源行业的产品标准和安全底线。
2026-04-15 09:22
“HPV(人乳头瘤病毒)疫苗对印度尼西亚女性很重要,因为它能保护我们免受宫颈癌的侵害。”  维诺预计,在实现全面本土化生产后,印尼每年可生产数百万剂HPV疫苗,在稳定供应的同时显著降低接种成本,为更多女性筑起抵御宫颈癌的健康防线。
2026-04-14 09:32
青藏铁路进出藏货物累计突破1亿吨  光明日报西宁4月13日电 记者訾谦从中国铁路青藏集团有限公司获悉,青藏铁路全线通车运营20年来,进出藏铁路货运量稳步增长。
2026-04-14 09:32
不久前,国家药监局正式批准国内首例植入式脑机接口产品的医疗器械注册证,实现脑机接口医疗器械全球首发上市。脑机接口产业仍处于发展初期,设备研发、手术植入、术后康复等成本较高。
2026-04-14 09:35
加载更多