界面新聞記者｜馬悅?cè)?蔣習

界面新聞編輯 | 張慧

美國羅切斯特大學物理學家蘭加·迪亞斯（Ranga Dias）及其團隊宣稱，創(chuàng)造出了能夠在室溫條件下實現(xiàn)超導的超導體。

該消息一經(jīng)發(fā)布，全球物理界沸騰。

該超導體由氫、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1萬個標準大氣壓的壓力下進入超導狀態(tài)，電流不再具有阻力。

超導體又稱超導材料，指在特定溫度下電阻為零的導體，擁有零電阻、完全抗磁性等特征，廣泛應用于儲能、磁懸浮列車、電力輸送、核磁共振等領域。此前的超導材料，均需要在較低溫度下才能進入超導狀態(tài)。

如果室溫超導研究成果屬實，人類將有望實現(xiàn)基本不發(fā)熱無阻礙的電力設備，并讓超導材料在生產(chǎn)生活中得到大規(guī)模應用。

室溫超導是“實驗室神話”，還是真正能走進人類生活的新興材料？這種超導體是否有大規(guī)模商用的可能？國內(nèi)超導研究在全球處于怎樣的地位？

3月9日，界面新聞聯(lián)系到中國科學院物理研究所研究員羅會仟，就室溫超導相關話題進行了討論。

羅會仟本科畢業(yè)于北京師范大學物理學系，后在中國科學院物理研究所專注凝聚態(tài)物理學，碩博連讀。自2009年起，羅會仟先后在中國科學院物理研究所擔任助理研究員、博士生導師以及研究員等。他的主要研究方向是關聯(lián)電子材料的中子散射及輸運特性。

中國科學院物理研究所官網(wǎng)顯示，羅會仟在Science、Nature子刊、Physical Review Letters等期刊共計發(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的綜述文章。

以下為界面新聞采訪實錄，刊發(fā)時有所刪節(jié)。

迪亞斯團隊此次宣稱的室溫超導技術，需要21攝氏度和1萬個大氣壓，這是具有開創(chuàng)性的指標嗎？

羅會仟：就目前設備而言，用幾萬個大氣壓合成和測量，問題都不是很大，困難在于如何量產(chǎn)這種超導材料。希望未來能降到只需要百個大氣壓，或者最好是常壓，即一個大氣壓。屆時大規(guī)模量產(chǎn)可能會出現(xiàn)。目前為止，還看不出來室溫超導體是否能夠大規(guī)模使用。

此次室溫超導體由氫、氮和镥（Lu-N-H）三種金屬元素材料混合而成。镥是否是這項技術研發(fā)過程中的關鍵元素？

羅會仟：多種稀土元素都可以制成超導材料，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。

室溫超導如果能夠落地應用，將給我們的生活帶來怎樣的改變？

羅會仟：基于目前的高壓合成測量技術，室溫超導樣品產(chǎn)量還非常低，且常壓下不一定穩(wěn)定，室溫超導尚不可能有大規(guī)模應用。

如果未來不需要高壓即可合成超導材料，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。因為這意味著，人類社會所有能夠用到電和磁的地方，都可以用上超導材料。

但大家不要盲目樂觀。超導材料的應用，不是單純一個臨界溫度指標實現(xiàn)的問題，材料其他性質(zhì)也需要達標，實際應用較為復雜。

目前國內(nèi)超導領域的研究重點和方向是什么？進度如何？

羅會仟：中國在超導基礎領域的研究，位于全球前列。其中重要方向之一是對新超導材料的探索，最早可追溯至1960-1970年代。

中國科學家在超導領域一直較為活躍。1980年代，在瑞士科學家發(fā)現(xiàn)銅氧化物高溫超導現(xiàn)象后，在中科院物理所趙忠賢老師為代表的團隊帶領下，很快發(fā)現(xiàn)了90 K（-183攝氏度）以上銅氧化物高溫超導現(xiàn)象。釔鋇銅氧化合物的轉(zhuǎn)變溫度達到了92 K，打破了液氮77 K（-196攝氏度）的溫度堡壘。

此后，中國成立了超導國家重點實驗室。也因為高溫超導的出現(xiàn)，相關科學家的研究不止局限于高溫超導材料，大部分人也聚焦在了超導機理和超導應用領域。

中國在超導的一些研究方向上，目前已經(jīng)做到了世界領先水平。

2008年，中國在高溫超導領域有了重大突破。趙忠賢院士帶領團隊將鐵基超導體的臨界溫度提高到了55 K，推動中國高溫超導研究走在世界最前沿。

鐵基超導出現(xiàn)后，中國科學家實現(xiàn)了快速趕超。自此，很多新的鐵基超導材料、包括超導機理方面的物性研究，均由中國科學家率先開展。直至今日，中國在超導基礎研究領域，即材料和機理方面，都處在全球前列。

從商業(yè)化角度看，國內(nèi)超導研究是否有相關突破？

羅會仟：中國科學家做出了全球第一根百米級鐵基超導的線材，走向了實用化道路。但材料從發(fā)現(xiàn)到應用，還有很長的路要走。

近幾年，民營資本也投向高溫超導帶材應用領域，瞄準強磁場、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)模應用還存在一定瓶頸。室溫超導剛剛出現(xiàn)，即使被證實，商業(yè)化道路還是很漫長。

若未來室溫超導真的實現(xiàn)應用，會顛覆現(xiàn)有輸電模式及改變核聚變技術發(fā)展進程嗎？

羅會仟：技術的顛覆性不會來的這么快，全面替代為時過早。室溫超導技術或材料想要實現(xiàn)應用，成本是非常重要的考量因素。

國內(nèi)高壓輸電技術非常成熟，暫時不會被替代。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電纜更為現(xiàn)實。

此外，超導體還可能應用于超導接頭。使用了超導接頭，很多大功率運行的設備會更加安全和穩(wěn)定。

室溫超導在核聚變領域的應用，難度會大很多。目前核聚變使用最多的超導材料是鈮鈦線，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，在強磁場下性能退化非常快，不一定好用。

盡管超導核聚變技術已經(jīng)發(fā)展了多年，但要真正實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)還需努力。即使實現(xiàn)了核聚變，使用的磁體依舊以傳統(tǒng)超導磁體為主，并不是今天的室溫超導磁體。這些室溫超導磁體的應用，可能是幾十年以后的事情了。

新的超導體與過往發(fā)現(xiàn)的超導體顏色有所差別，為什么？

羅會仟：大部分情況下，能夠做到溫度比較高的超導體，幾乎都是黑色的。美國團隊所實現(xiàn)的室溫超導體材料呈現(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，最終均需要實驗室來檢驗驗證。