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

  • 乡村“跑腿员” 把过年的“牵挂”送回家

  • 精细服务让春运出行更顺畅

独家策划

推荐阅读
装上智能仿生手,截肢患者可以轻松拿起水杯喝水;高位截瘫患者用意念移动电脑光标,操控轮椅,指挥机器狗取外卖……
2026-02-13 09:50
凌晨2时,南昌西动车组运用一所检修库内灯光如昼。“接触网已断电,安全措施准备完毕,申请登顶!”确认许可后,国铁南昌局电务段南昌西车载设备车间工长曹准与工友一前一后登上动车组车顶,对北斗天线进行全面“体检”。
2026-02-13 09:45
近日,广西涠洲岛海域发生渔船撞击布氏鲸事件,鲸鱼受伤的画面令人揪心。虽然撞鲸的并非观鲸船,但这起事件也给正处于旺季的观鲸游敲响警钟——负责任地观鲸,有边界地亲近,人与自然和谐共生图景才能真正长久。
2026-02-13 09:43
核光钟通过真空紫外激光诱导原子核跃迁,具备更高精度与强抗干扰能力,且可实现便携化应用。但研制核光钟的道路上的一个核心瓶颈,是无法研制出能激发核跃迁的连续波激光光源。
2026-02-13 09:42
2021年,王勤团队开始研发低成本、适用于牧场环境的马匹体形自动测定设备。王勤团队搜集了全球90个马群体、近40个品种的基因组信息,构建了包含2000多个个体的参考面板——这是目前全球规模最大的马基因组参考数据库。
2026-02-13 09:36
一纸锦旗山水间,杏林春暖绿意长。
2026-02-12 11:01
金星与地球大小相近,同样诞生于太阳系内侧,却有着截然不同的命运。
2026-02-12 09:41
科技部十司相关负责同志解读《调查处理规定》。
2026-02-12 09:38
《细胞》封面:猕猴屏状核细胞分类与全脑联接图谱。在当前脑图谱大科学计划研究目标迈进绘制非人灵长类介观脑图谱的关键阶段,中国科学家仍在进一步集聚全球力量,持续扩大“朋友圈”。
2026-02-12 09:25
据悉,在战略上,植物星球计划还将整体提升全球生物多样性保护和实现碳中和的生态能力,构建植物科学领域全球大科学命题国际合作的新格局。
2026-02-12 09:17
马年将至,作为一种兼具力量与速度的动物,马正受到格外的关注。
2026-02-12 09:12
工业和信息化部等五部门近日印发《关于加强信息通信业能力建设支撑低空基础设施发展的实施意见》。加强监管能力体系建设,规划无人机专用号段,推动“一机一码一号”能力建设,探索标识解析在无人机领域的应用,形成无人机通信资源精细化管理。
2026-02-11 09:25
全球森林逐渐被快生树木主导,而稳定生态系统的慢生树种正在消失。“我们关注的是极为独特的物种,它们主要集中在生物多样性丰富、生态系统联系紧密的热带和亚热带地区。“此外,在现在和未来受到干扰的地区,非本地物种可能会加剧对光、水和养分的竞争,从而使本地树木更难生存。
2026-02-11 09:32
中国科学院动物研究所研究员王红梅带领的“灵长类胚胎发育的规律解析与体外模拟团队”,用27年的接力攻坚,把灵长类早期胚胎发育这个看不见、摸不着的“黑匣子”,变成了清晰可见的“生命剧本”。
2026-02-11 09:32
截至1月28日,“横竖都是世界第一”的贵州花江峡谷大桥累计接待游客突破130万人次,通行车辆超20万辆次,持续为区域发展注入新动能。大桥带来的发展溢出效应令人瞩目,而深入大桥肌理探查,你会发现,支撑起这座庞然大物的每根细钢丝,全部都是“中国造”。
2026-02-11 09:31
针对常见的饮食误区,杨爱明特别提醒,不建议采用“不吃主食”或“用水果代替主食”的方法来控制体重。对于肠胃功能较弱的人群,应避免过冷、过烫、过辣、过咸食物的刺激,切忌暴饮暴食,并尽量保持规律的进餐时间,以防加重原有胃肠问题。
2026-02-11 09:24
近日,市场监管总局(国家标准委)批准发布《中医体质分类与判定》推荐性国家标准。
2026-02-10 09:44
聚集相关企业300余家,机器人产业链规模超百亿元……北京亦庄,为何扎堆这么多机器人企业?
2026-02-10 09:42
“十四五”时期,我国全社会研发经费投入年均增长10%,研发经费投入强度提高0.44个百分点。
2026-02-10 09:41
日前,我科研团队在国际学术期刊《科学》发表论文《多尺度泛基因组图谱赋能混合倍性甘蔗的基因组解析》,为甘蔗高产优质育种提供了全新“基因资源地图”与核心分析工具。
2026-02-10 09:34
加载更多