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

  • 启程,回家!

  • 秦巴山村“蝶变” 绘就振兴画卷

独家策划

推荐阅读
在人工智能(AI)和大数据时代背景下,高性能计算的战略地位已可与高能望远镜、同步辐射光源和粒子加速器等重大科研基础设施相提并论
2026-02-03 14:09
2月1日,农业农村部发布的《农产品质量安全承诺达标合格证管理办法》(以下简称《办法》)正式施行,我国农产品全面启用新版“身份证”——农产品质量安全承诺达标合格证。
2026-02-03 09:48
近日,记者从中国科学院空天信息创新研究院(以下简称空天院)获悉,该院成功开展超百G星地激光通信业务化应用实验,通信速率达到120吉比特每秒(Gbps)。”
2026-02-03 09:40
就像为一段混乱的进程找到慢放键,中国科学家在量子世界实现了一项关键控制。在量子世界中,系统在外部驱动下通常会逐步丢失初始信息,最终达到混乱的热平衡状态,该过程被称为“热化”。
2026-02-03 09:37
科技部日前发布的2024年度全国科普统计数据表明:我国科普人员队伍规模持续壮大,2024年全国科普专、兼职人员数量达221.27万,比2023年增长2.62%,其中,科普专职人员29.70万人,科普兼职人员191.57万人。
2026-02-03 09:36
2月2日是第30个“世界湿地日”。我国持续开展湿地保护修复,累计实施3800多个项目,新增和修复湿地面积100余万公顷;实施红树林保护修复和互花米草防治专项行动,累计营造红树林9200公顷,除治互花米草9.73万公顷。
2026-02-03 09:21
X光片显示的一名33岁患者的新肺(左)和旧肺。在这项研究中,Bharat表示,他的团队设计的这套人工肺系统,能够保持血液平稳且持续地流向心脏,从而降低了因血栓引发心脏病的风险。
2026-02-02 09:52
孙纯告诉《中国科学报》,时间规划的“艺术”在于,如何平衡优先和重大项目、自由观测申请项目以及可能突然出现的机遇型项目,让所有科研用户都能满意。再过十余天,孙纯的家人就会到基地与她团聚,而雷政今年终于可以回到遵义老家,与亲友相聚。
2026-02-02 09:51
通过研究月壤,我们可以进行优化模拟,从而更好服务后续探月任务。
2026-02-02 09:50
作者:王黎萤(浙江工业大学中国中小企业研究院副院长)万劲波(中国科学院科技战略咨询研究院研究员)  标准是重要基础性制度,对构建现代化产业体系、建设全国统一大市场等具有重要作用。
2026-02-02 09:37
1日,“砼真砼知”混凝土材料科学大模型在江苏南京首发。中国工程院院士、东南大学首席教授刘加平介绍:“该模型推动混凝土材料研发迈入数据驱动的‘第四范式’,为工程材料领域破解数据、算法、模型关键难题提供了标杆方案,将加速建材产业低碳转型与高质量发展。
2026-02-02 09:36
在分子世界中,有一种化学键如同生命的“缝合线”——它将氨基酸串成蛋白质,把药物分子编织成救命良方,这就是酰胺键。利用这项变革性的生物催化方法,已成功实现了多款明星药物分子的高效、绿色生物生产。
2026-02-02 09:35
为揭示东亚古人类的技术智慧与演化脉络提供了关键证据。
2026-01-30 09:37
中国气象局29日发布《2025年中国风能太阳能资源年景公报》。公报显示:2025年,全国风能资源为正常年景,全国太阳能资源总体为偏小年景。
2026-01-30 03:30
想象一下手电筒的光:柔和而四散,照亮着前方。激光,就像一束训练有素的光——所有光粒子步调一致,朝着同一个方向前进,能量高度集中。这种特性让激光能完成普通光做不到的“精细活”,从超市扫码器到医院手术刀,从光纤通信到舞台灯光秀,背后都有它的身影。
2026-01-30 03:30
激光技术被誉为20世纪“四大科技发明”之一。聚焦真空紫外非线性光学晶体材料领域基础研究和关键核心技术,中国科学院新疆理化技术研究所(以下简称“新疆理化所”)潘世烈团队成功研制出氟化硼酸铵(ABF)晶体,首次实现直接倍频真空紫外激光158.9纳米输出,创造了该领域世界最短输出波长纪录。相关成果于29日在国际学术期刊《自然》发表。
2026-01-30 03:30
开慧镇党委书记杨骏介绍,依托科技小院,全镇形成科技养殖示范点5处、示范户24户,带动村民增收1800余万元,并发展起梅花鹿、鹌鹑等特色养殖产业。在博乐市区西南方向四五公里处的荒漠化草原上,科技小院还开辟了200多亩的试验场,将这里作为科研攻关的第一线。
2026-01-30 09:17
科研人员将种子放入冷库储存。例如,千年种子库与中国西南野生生物种质资源库就通过人员交流、技术培训、资源备份、联合研究等,共同推进生物多样性保护。
2026-01-30 09:16
寒冬时节,云南省元江哈尼族彝族傣族自治县龙潭社区番荔枝种植基地里却热火朝天,一颗颗“冬日限定”的番荔枝被采摘、装箱,销往全国各地。
2026-01-30 09:14
“相对拥有百年历史的《科学》,《工程》才走过第一个十年。未来十年,我们要争取与世界顶级刊群比肩。”周济表示,这条路需要时间,以及学术评价观念、出版生态与国际化运营能力的协同推进。
2026-01-29 02:45
加载更多