如一顆石子拋進一泓平靜無波的池水，「室溫超導」這個近期科學界最大的新聞一出，便引發廣泛熱議。其爆炸性在於「室溫」，美國羅切斯特大學蘭加·迪亞斯研究團隊聲稱發現了一種鑥、氮、氫化物，可在約20.6℃的溫度和1萬個大氣壓下表現出超導性。
圖源：羅切斯特大學官網
有不少專家對迪亞斯團隊的研究持懷疑和觀望態度，這一成果能否得到認可，還有待驗證。如果能發現近常壓室溫的超導材料，那意味著什麼？
「意味著科學家們追逐百餘年的夢想，終於實現了！」中國科學院物理研究所、超導國家重點實驗室研究員羅會仟說，未來似乎一切可期，但是單獨就論文中描述的發現內容來看，近常壓（1萬個大氣壓）其實離我們熟悉的常壓（1個大氣壓）還很遙遠，面對產業應用需達到噸量級的產量，更是一條無法逾越的鴻溝。
超導是什麼
顧名思義，超導就是超級導電。超導體的電阻為零，意味著電子在材料里「跑」的時候沒有阻礙。
「絕對的零電阻，是超導的『神奇』所在。」羅會仟告訴記者，超導體還有抵禦外磁場侵入的能力，以至於在進入完全的超導狀態以後，可以100%排出磁通線。也就是說，當有磁體靠近超導體時，便會受到很強的斥力。這樣一來，人類或將迎來極低成本的電磁相關的科技應用，能源也不再和危機劃等號。
所以，超導研究很重要。歷史上有10位物理學家因為研究超導拿了諾貝爾獎。荷蘭物理學家卡默林·昂尼斯發現了一種金屬材料，它的電阻不斷隨著溫度的下降而下降，直到4.2開爾文左右時，電阻突然消失。這就是科學家找到的第一個超導材料：金屬汞，也就是體溫計里常用的水銀。
水銀 圖源：視覺中國
為什麼要追求室溫超導
科學家為什麼熱衷於研究超導？超導材料到底有什麼用？
「如果超導材料能實現大批量生產，生活中一切用到電和磁的地方都可以用到超導體。」羅會仟舉例說，比如輸電，為了減少輸電的損耗，只能加幾千伏上萬伏的電壓，即使這樣還是會有大約15%的損耗。如果用超導，就不會存在能量衰減。「不要小看這15%的損耗，這意味著人類在使用地球能源上，可以多用一二百年。」
在現有條件下，超導態目前只能在低溫或非常高的壓力下實現，成本較高且應用場景非常有限，這也激發了科學家尋找更高溫度超導體的熱情。
目前已知的超導，必須要在超級低的溫度下才能實現。就算是所謂的高溫超導材料，這個「高」也只是高到-100℃左右，還得藉助沸點為-196℃的液氮。
超導 圖源：視覺中國
「從應用角度考慮，只有提高了它的臨界溫度，我們才可以不依賴那些低溫設備，應用超導材料的成本才會大大降低。」羅會仟解釋。
從研究到應用
還有漫長的路
日常生活中，我們已經「不知不覺」用上了一些超導材料的產品。「醫院做核磁共振的設備就是一個大超導線圈。醫生可能會問你，要做磁場為1.5特斯拉還是3特斯拉的檢查？磁場強度越高，核磁共振成像能看的東西就越清楚。」羅會仟透露，現在科學家們正在攻關14特斯拉的核磁共振設備，如果實現的話，可以讓核磁共振圖像達到亞微米解析度。在這個尺度上，能看清楚人類大腦神經元。
羅會仟還談到，超導材料在可控核聚變領域的應用也頗具價值。「如果有非常大的超導磁體來約束核聚變，那將是一件造福全人類的事——能夠真正實現清潔、低損耗、高性能的發電，從而改變能源結構。」
當夢想照進現實，到底有沒有可能實現室溫超導？羅會仟直言，即使這項研究被證實是可重複的，應用也沒有那麼簡單，會有很長的路要走，甚至有可能走不通。「超導材料的應用非常複雜，臨界溫度、臨界磁場和臨界電流密度都很重要，三個參數都要高，才能具備大規模應用的基礎。即使有了常壓室溫超導體，我們還希望它是一個類似具有金屬延展性和韌性的材料。」
來源：科普時報
作者：史詩
編輯：毛夢囡
審核：王飛
終審：尹傳紅