上海市高温超导重点实验室主任：让子弹飞一会儿

澎湃新闻3月9日报道，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，迪亚斯此次展示的研究成果具有一定的可靠性。 经过众多科学家对其研究成果的跟进，可能在该领域取得重大突破。”但室温超导所需的1GPa压力仍属于高压范畴，离实际应用还有很远的距离。

据上海证券报报道，复旦大学物理学教授李世炎在接受采访时表示，这一发现还有待证实。 如果被证实，这将是诺贝尔奖级别的成果，因为所需的压力并不大（合成和测试条件比以前宽松得多）。 从应用场景来看，虽然是室温超导，但是因为需要几万个大气压，所以应用场景会极其有限。 现在对其他研究小组来说最重要的是确认这些发现。

李世炎教授在接受上海证券报记者采访时表示，这一发现还有待证实，尤其是论文作者此前曾有过两个同行无法重复的类似发现。

在他看来，从学术上讲，物理学家一直在寻找室温超导体。 如果这一发现得到证实室温超导技术为何颠覆物理学，那将是诺贝尔奖级别的成就，因为所需的压力并不高（这次的合成和测试条件比之前宽松很多）。

“从商业角度来说，作者自己已经成立了公司，而且他说得很清楚，现在不会把这个样品提供给别人，他们会尝试将材料商业化。虽然从目前的合成量来看，样品不到1mm，量很小，但因为合成条件并不苛刻，不排除后期大规模合成的可能。从应用场景来看，虽然是室温超导，它的应用场景将极其有限，因为它需要数万个大气压，目前最重要的是让其他研究小组确认这一发现。” 李诗言说道。

中科院物理研究所：让子弹飞一会儿

此外，中科院物理研究所还就此话题进行了科普。

罗彻斯特大学的 Dias 团队宣布，他们发现了一种接近大气层的室温超导体，它是由氢、氮和镥组成的三元相。 在1GPa（相当于约10000个大气压）下即可实现约294K（即约21℃）的室温超导。

这时候有人会问，什么是超导，为什么发现室温超导那么兴奋？

1. 超导性及其应用价值

超导态是材料的一种特殊状态。 在超导状态下，材料处于零电阻状态。 初二的物理告诉我们，电阻是材料的普遍属性。 当电流流过材料时，其内部的晶格、杂质等会阻碍载流子的运动，载流子本身携带的能量会转移到晶格上，宏观上引起焦耳热，电位下降因此。

没有电阻的超导体根本不存在上述问题。 当电流流过超导体时，既不会产生热量，也不会产生电压降，因此电流可以在超导体中流动而不会衰减。

显然，超导体的意义是显而易见的。 如果我们的电线全部使用超导体，就不会有能量衰减。 我们现阶段采用的超高压输电技术，其实就是提高输电线路的电压，尽可能减少能量损失。 但是，如果使用超导线材，这个问题就完全不存在了，整个行业将被彻底改写。 我们可以直接用市电电压送电，根本不需要变电站，直接用直流电就可以了。

但由于超导Tc（超导转变温度，指超导体从常态进入超导状态的温度）的限制，这个想法根本无法实现。 我们现在发现的大多数超导体的 Tc 都在 77K（-196°C），这是液氮的沸点。 Tc低于此的超导体大多采用更昂贵的液氦制冷使其进入超导状态。 只有少数铜基超导体的Tc在77K以上，可用液氮冷冻使其进入超导状态。

尽管如此，超导体早已应用到我们的日常生活中，超导体被用于医院核磁共振，这就涉及到超导体的另一个重要应用方向，就是产生大磁场。

当我们需要一个非常大的磁场时，我们首先想到的是什么？ 磁铁？ 不不不，永磁体的磁场远远达不到我们的要求。 回忆一下初二的物理知识，没错，一个通电的螺线管！ ！ 使用电流，我们也可以获得磁场。 更令人兴奋的是，磁感应强度与电流强度成正比，也就是说，电流越大，磁场越强。

但是大电流会遇到上面提到的两个问题，焦耳热和压降，大电流会发热，更要命的是焦耳热和电流的平方成正比。 ，磁场会相应增加一个点PC蛋蛋群吧，但发热量会按平方增加，最后大部分能量会转化为内能。

焦耳热的来源是电阻。 只要没有电阻，焦耳热的影响就可以完全忽略。 因此，超导体在这里的意义是显而易见的。 如果我们用超导线材做线圈，我们几乎可以无限地（磁场也可以抑制超导体的导通状态，这里需要注意的是产生的磁场不能超过超导体的临界磁场）来增加电流强度在线圈中获得强磁场。 这就是核磁共振中强磁性的来源。

除了上述场景，由两种不同的超导体构成的约瑟夫森结也具有重要的应用价值。 我们可以用它来制作SQUID。 该装置是目前最精确的磁场探测装置，在超导量子计算机方面也有重要应用。

看到这里，你应该对室温超导的意义有了一定的了解。 如果真的能发现常压常压下的室温超导，将给整个人类社会带来重大变革，我们现有的技术可能面临颠覆，能源问题得到显着缓解，这对整个人类都具有重大意义.

我们还是简单介绍一下超导体的发现过程和输运性质，这将有助于我们理解迪亚斯的工作。

2. 超导性的发现与机理

1911年，昂内斯改进了制冷设备，率先将温度降低到液氦的沸点以下。 期间，他发现水银的电阻在4.2K时突然降为零。 经过反复确认，他终于确定这不是实验失误，或者说失误是水银的本征性质，由此他打开了超导的大门。 水星也是我们发现的第一个超导体，Tc为4.2K。

Onnes 只测量了水银的电阻，这揭示了超导体的电传输特性，即零电阻。

后来，1933年，迈斯纳在测量进入超导状态的锡或铅金属球的磁场分布时发现，当材料进入超导状态时，内部磁场会迅速从体内排出，磁场只是在超导体之外。 存在时，超导体表现出完全抗磁性，这就是迈斯纳效应。

后来的研究发现超导体又可以分为I型超导体和II型超导体。 I 型超导体表现出完全抗磁效应，内部完全没有磁场。 第二种超导体允许磁场在超导体内部产生磁通量子，即允许磁场部分进入超导体。

以上对超导体的研究，更多的还是在探索其性质。 事实上，我们一直在寻找超导的内在机制，探索其本质。

第一次尝试是伦敦方程，但该理论无法揭示穿透深度与外磁场之间的关系。 1950年前后，前苏联科学家金茨堡和朗道提出了解释超导性的现象学理论——金茨堡-朗道理论（GL theory）。 该理论建立在 Landau 的二阶相变理论之上，该理论描述了具有阶数参数的超导体。 这个理论成功地解释了超导体。 上面提到的第一类超导体和第二类超导体是根据GL方程求解的界面能的正负来确定的。

根据GL理论，超导体从常态到超导态的转变是二阶相变。 因此，理论上谁有加拿大28微信群，我们可以在比热的测量中发现 Tc 处的跳跃，或峰值。 后来这也被实验证实了。

看到这里，你应该也发现了，超导文章特别好写。 测量电阻，测量磁化率，如果可能，测量比热。 即使无法测量比热，也没什么大不了的。 做完这些就全活了。

最后，我想简单提一下，目前我们解释超导性最好的理论是BCS理论。 该理论的核心是电子可能会在与晶格的耦合中吸引电子，从而使两个电子形成一个池。 库珀对，组成库珀对的电子可以看成是玻色子。 在低温下，会发生“凝聚”，能量可以在凝聚的库珀对中流动而不会耗散，从而达到超导状态。

然而，BCS 理论并不能解释所有的超导态。 我们根据BCS理论计算出麦克米伦极限，即符合BCS理论的超导体的Tc不会超过40K，但实际上很多超导体已经突破了这个极限，比如铜基超导体。 而铁基超导体，这种超导体被称为高温超导体，也就是说Tc在20K以下比以往的超导体要高很多。

本来在实验中也想介绍一下高压的获取，但是篇幅有限，有机会再说吧。

3.新型室温超导体

有了以上的初步认识，我们就可以看看这篇发表在nature上的文章了。

与大多数关于超导性的论文一样，Dias 的研究团队测量了样品的电传输、磁化率和比热。

首先是电阻的测量结果。 左图给出了 10、16 和 20 kbar（1、1.6 和 2.0 GPa）下的电阻测量结果。 三个电压下的电阻都降为0，这是超导体的主要特性之一。 首先需要注意的是，1GPa时Tc最高，压力越低Tc越高，这是意想不到的结果。 插图是样品和电极的图片。 右图为超导态和常态的VI曲线。

这张图是磁化率的测量，图片a是60Oe（Oe是高斯单位制中磁场强度的单位，可以理解为高斯，即1T=10000Oe），磁化率8kbar（0.8GPa）的力矩随温度变化 从变化图可以明显看出其Tc为277K（4℃）。 磁矩与外加磁场的关系如b图所示，也符合超导体的特性。 c图为不同压力下的MT曲线。 这里，Tc和resistance上面是一致的，转变温度范围也很小全天加拿大28群，是一个很好的转变。 不过从图a中也可以看出，研究团队对原始数据做了一些处理。

这里还要提一下，磁化率的测量会明显受到样品形状、背景等因素测量的影响。 理论上，超导体应该表现出完全抗磁性（即4πχ=-1），但在实际测量中测不到完全抗磁性（即4πχ>-1）也是可以理解的。 当然，迪亚斯的文章并没有减少。 图a中的纵轴是磁矩，不是磁化率。

Dias 还测量了比热。 结果如上图所示。 这里给出10、10.5、20kbar的测量结果。 可以看出，在三个比热曲线中可以看到超导性在比热方面的转变。 Tc和电阻的测量略有不同但完全可以理解，这个结果是合理的。 但也不能说比热变化不明显，尤其是10.5kbar的曲线峰值不明显，10kbar的变化没有20kbar那么明显。 这三个比热的跃迁看起来也有些不同，尤其是10kbar和10.5kbar的数据，相差仅0.5kbar，但图像差异很大。 不过考虑到是在高压下测的，可能会有一些我们不知道的困难。

Dias还给出了样品的XRD（X-ray Diffraction）结果，并绘制了晶胞图像，这当然也是必须的。

图a是XRD结果。 他们使用了钼靶。 红线是理论计算结果，圆圈是实测结果，蓝线是两者的误差。 可以看出，测量和计算结果的差异很小，样品可以说是纯相，Dias团队计算出样品的比例为92.25%，杂质为LuN1− δHε 和 Lu2O3。

图b是他们绘制的晶胞图。 白色原子是氢，绿色原子是镥，粉红色原子是氮原子。 他们给出的样品化学式为LuH3−δNε，61kbar处的空间群为Fm-3m和Immm。 但迪亚斯认为超导相空间群是前者。

最后是样品的超导相图（这是原文第一张图），Tc随着压力的增加而降低，出乎大家的意料。 也有可能成为后面研究的重点，图b是样品的形状随着压力的变化而变化的。 在常压下呈蓝色，随着压力的增加逐渐变成粉红色，最后变成红色。 样品的颜色还是很喜庆的。

从文章来看，这项工作无疑是一个突破，相关证据也很充分。 如果能重蹈覆辙，未来可能会获得诺贝尔奖。 但物理研究毕竟不是一家之言。 任何科学研究都应该经得起验证，这次也不例外。 这项工作势必会被业界的各个研究小组重复进行。 如果经过反复反复确认结果是正确的，那将是一项划时代的工作。 我们对今年的诺贝尔奖的预测充满信心。

这项工作被称为近环境中的室温超导性。 从上面也可以看出Tc最高点的压力为1Gpa，大约10000个大气压。 虽然还是很大怎么找PC蛋蛋微信群平台，但比起之前的270万大气压，已经是低了很多，重复的难度也小了很多。 相信很多研究小组已经开始重复这个实验了。

不过，对于这个结果，目前很多人都持观望态度。 一方面是反复实验的结果还没有出来，另一方面可能是因为迪亚斯之前的“前科”。

事实上，在这之前，迪亚斯就已经取得了两次突破。 一种是金属氢，另一种是最后一种室温超导体。

迪亚斯首先声称他在高压下合成了金属氢。 相关文章发表在science上，但其他研究组没有重复，而他本人后来也声称，由于储存不当，导致储存金属氢的装置压力泄漏，最后金属氢因受压。 蒸发的不足消失了。 后来迪亚士没有再合成金属氢。 由此，金属氢可以说成了“悬案”。

此前的氢化物室温超导也是Dias合成的，实现的压力高达270GPa。 相关结果发表在Nature上，但随后几个研究小组重复实验的尝试都失败了，而且由于Dias没有公开原始数据，很多人认为是在磁化率的数据处理上使用了错误的方法，结论不正确。 因此，在大家的一致抗议下加拿大28微信群全，该文章最终被nature撤稿。 当然，迪亚斯研究小组的所有成员都对退出提出了抗议室温超导技术为何颠覆物理学，但最终并没有被赎回。

也正是因为这两件事，导致该领域的很多科学家对迪亚斯的研究团队并不信任。 毕竟他们的数据结果总是比别人好很多。 不过这次迪亚士给出了很多原始数据，可以说是全面而丰富。 而且，这次的结果只需要1GPa的压力，重复起来也比较简单。 想必很快就能对结果给出结论，让我们拭目以待吧。

每日经济新闻综合上海证券报、澎湃新闻、中科院物理研究所微信公众号、公开信息

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