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界面新聞編輯 | 張慧
美國羅切斯特大學(xué)物理學(xué)家蘭加·迪亞斯（Ranga Dias）及其團(tuán)隊(duì)宣稱，創(chuàng)造出了能夠在室溫條件下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的超導(dǎo)體。
該消息一經(jīng)發(fā)布，全球物理界沸騰。
該超導(dǎo)體由氫、氮和镥（Lu-N-H）三種金屬元素材料混合。在放置在“金剛石壓砧”裝置中并加壓后，在約21℃溫度下及1萬個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓力下進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)，電流不再具有阻力。
超導(dǎo)體又稱超導(dǎo)材料，指在特定溫度下電阻為零的導(dǎo)體，擁有零電阻、完全抗磁性等特征，廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)能、磁懸浮列車、電力輸送、核磁共振等領(lǐng)域。此前的超導(dǎo)材料，均需要在較低溫度下才能進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)。
如果室溫超導(dǎo)研究成果屬實(shí)，人類將有望實(shí)現(xiàn)基本不發(fā)熱無阻礙的電力設(shè)備，并讓超導(dǎo)材料在生產(chǎn)生活中得到大規(guī)模應(yīng)用。
室溫超導(dǎo)是“實(shí)驗(yàn)室神話”，還是真正能走進(jìn)人類生活的新興材料？這種超導(dǎo)體是否有大規(guī)模商用的可能？國內(nèi)超導(dǎo)研究在全球處于怎樣的地位？
3月9日，界面新聞聯(lián)系到中國科學(xué)院物理研究所研究員羅會(huì)仟，就室溫超導(dǎo)相關(guān)話題進(jìn)行了討論。
羅會(huì)仟本科畢業(yè)于北京師范大學(xué)物理學(xué)系，后在中國科學(xué)院物理研究所專注凝聚態(tài)物理學(xué)，碩博連讀。自2009年起，羅會(huì)仟先后在中國科學(xué)院物理研究所擔(dān)任助理研究員、博士生導(dǎo)師以及研究員等。他的主要研究方向是關(guān)聯(lián)電子材料的中子散射及輸運(yùn)特性。
中國科學(xué)院物理研究所官網(wǎng)顯示，羅會(huì)仟在Science、Nature子刊、Physical Review Letters等期刊共計(jì)發(fā)表SCI論文160余篇，論文總引用4600余次，并多次撰寫鐵基超導(dǎo)的綜述文章。
以下為界面新聞采訪實(shí)錄，刊發(fā)時(shí)有所刪節(jié)。
迪亞斯團(tuán)隊(duì)此次宣稱的室溫超導(dǎo)技術(shù)，需要21攝氏度和1萬個(gè)大氣壓，這是具有開創(chuàng)性的指標(biāo)嗎？
羅會(huì)仟：就目前設(shè)備而言，用幾萬個(gè)大氣壓合成和測量，問題都不是很大，困難在于如何量產(chǎn)這種超導(dǎo)材料。希望未來能降到只需要百個(gè)大氣壓，或者最好是常壓，即一個(gè)大氣壓。屆時(shí)大規(guī)模量產(chǎn)可能會(huì)出現(xiàn)。目前為止，還看不出來室溫超導(dǎo)體是否能夠大規(guī)模使用。
此次室溫超導(dǎo)體由氫、氮和镥（Lu-N-H）三種金屬元素材料混合而成。镥是否是這項(xiàng)技術(shù)研發(fā)過程中的關(guān)鍵元素？
羅會(huì)仟：多種稀土元素都可以制成超導(dǎo)材料，并不限于镥這一種元素。最早前有鑭氫十（LaH10），還有鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)，均是稀土元素。
室溫超導(dǎo)如果能夠落地應(yīng)用，將給我們的生活帶來怎樣的改變？
羅會(huì)仟：基于目前的高壓合成測量技術(shù)，室溫超導(dǎo)樣品產(chǎn)量還非常低，且常壓下不一定穩(wěn)定，室溫超導(dǎo)尚不可能有大規(guī)模應(yīng)用。
如果未來不需要高壓即可合成超導(dǎo)材料，即使溫度沒有真正到室溫，在接近室溫情況下，用途也將非常廣。因?yàn)檫@意味著，人類社會(huì)所有能夠用到電和磁的地方，都可以用上超導(dǎo)材料。
但大家不要盲目樂觀。超導(dǎo)材料的應(yīng)用，不是單純一個(gè)臨界溫度指標(biāo)實(shí)現(xiàn)的問題，材料其他性質(zhì)也需要達(dá)標(biāo)，實(shí)際應(yīng)用較為復(fù)雜。
目前國內(nèi)超導(dǎo)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和方向是什么？進(jìn)度如何？
羅會(huì)仟：中國在超導(dǎo)基礎(chǔ)領(lǐng)域的研究，位于全球前列。其中重要方向之一是對(duì)新超導(dǎo)材料的探索，最早可追溯至1960-1970年代。
中國科學(xué)家在超導(dǎo)領(lǐng)域一直較為活躍。1980年代，在瑞士科學(xué)家發(fā)現(xiàn)銅氧化物高溫超導(dǎo)現(xiàn)象后，在中科院物理所趙忠賢老師為代表的團(tuán)隊(duì)帶領(lǐng)下，很快發(fā)現(xiàn)了90 K（-183攝氏度）以上銅氧化物高溫超導(dǎo)現(xiàn)象。釔鋇銅氧化合物的轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到了92 K，打破了液氮77 K（-196攝氏度）的溫度堡壘。
此后，中國成立了超導(dǎo)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。也因?yàn)楦邷爻瑢?dǎo)的出現(xiàn)，相關(guān)科學(xué)家的研究不止局限于高溫超導(dǎo)材料，大部分人也聚焦在了超導(dǎo)機(jī)理和超導(dǎo)應(yīng)用領(lǐng)域。
中國在超導(dǎo)的一些研究方向上，目前已經(jīng)做到了世界領(lǐng)先水平。
2008年，中國在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域有了重大突破。趙忠賢院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將鐵基超導(dǎo)體的臨界溫度提高到了55 K，推動(dòng)中國高溫超導(dǎo)研究走在世界最前沿。
鐵基超導(dǎo)出現(xiàn)后，中國科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了快速趕超。自此，很多新的鐵基超導(dǎo)材料、包括超導(dǎo)機(jī)理方面的物性研究，均由中國科學(xué)家率先開展。直至今日，中國在超導(dǎo)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，即材料和機(jī)理方面，都處在全球前列。
從商業(yè)化角度看，國內(nèi)超導(dǎo)研究是否有相關(guān)突破？
羅會(huì)仟：中國科學(xué)家做出了全球第一根百米級(jí)鐵基超導(dǎo)的線材，走向了實(shí)用化道路。但材料從發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用，還有很長的路要走。
近幾年，民營資本也投向高溫超導(dǎo)帶材應(yīng)用領(lǐng)域，瞄準(zhǔn)強(qiáng)磁場、可控核聚變、磁懸浮列車等。
商業(yè)化路途中，還有很多根本問題需要克服，大規(guī)模應(yīng)用還存在一定瓶頸。室溫超導(dǎo)剛剛出現(xiàn)，即使被證實(shí)，商業(yè)化道路還是很漫長。
若未來室溫超導(dǎo)真的實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，會(huì)顛覆現(xiàn)有輸電模式及改變核聚變技術(shù)發(fā)展進(jìn)程嗎？
羅會(huì)仟：技術(shù)的顛覆性不會(huì)來的這么快，全面替代為時(shí)過早。室溫超導(dǎo)技術(shù)或材料想要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，成本是非常重要的考量因素。
國內(nèi)高壓輸電技術(shù)非常成熟，暫時(shí)不會(huì)被替代。相比于替代長距離特高壓、超高壓輸電網(wǎng)，在城市大廈中率先使用超導(dǎo)電纜更為現(xiàn)實(shí)。
此外，超導(dǎo)體還可能應(yīng)用于超導(dǎo)接頭。使用了超導(dǎo)接頭，很多大功率運(yùn)行的設(shè)備會(huì)更加安全和穩(wěn)定。
室溫超導(dǎo)在核聚變領(lǐng)域的應(yīng)用，難度會(huì)大很多。目前核聚變使用最多的超導(dǎo)材料是鈮鈦線，下一步突破是鈮三錫材料。但鈮三錫磁體經(jīng)過升溫、降溫的過程，在強(qiáng)磁場下性能退化非?？?，不一定好用。
盡管超導(dǎo)核聚變技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了多年，但要真正實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)還需努力。即使實(shí)現(xiàn)了核聚變，使用的磁體依舊以傳統(tǒng)超導(dǎo)磁體為主，并不是今天的室溫超導(dǎo)磁體。這些室溫超導(dǎo)磁體的應(yīng)用，可能是幾十年以后的事情了。
新的超導(dǎo)體與過往發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)體顏色有所差別，為什么？
羅會(huì)仟：大部分情況下，能夠做到溫度比較高的超導(dǎo)體，幾乎都是黑色的。美國團(tuán)隊(duì)所實(shí)現(xiàn)的室溫超導(dǎo)體材料呈現(xiàn)粉色、紅色等狀態(tài)。
這些材料看起來類似分子式，但從反光性質(zhì)上看，尚不清楚是否是在壓力下產(chǎn)生了其他化合物。在高壓下，材料能夠出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)很多，最終均需要實(shí)驗(yàn)室來檢驗(yàn)驗(yàn)證。