常溫超導是天方夜譚?德國科學家獲突破:超導時代離我們越來越近

2020-12-04 環球科學大觀

科學前沿觀天下 篤學明理洞寰宇

超導技術被譽為一項顛覆世界的重要科技，也是當代物理學的終極目標之一。然而，要想實現電流的零阻力傳輸，目前必須在極端低溫條件下才能實現，應用成本高昂且難度大，零攝氏度以上的超導更是「天方夜譚」。不過近日，德國科學家取得了一項突破性的成果，引發全球媒體的高度關注。

長久以來，世界上許多實驗室專注於這一課題的研究，科學家們不斷提出高溫超導的新主張，但這些想法都未能通過可重複性測試。來自德國馬克思普朗克化學研究所的物理學家Mikhail Eremets教授在Nature發表了團隊的最新成果，研究表明其成果已在「高溫」超導領域達到了一個裡程碑式的高度——在-23℃（250K）的條件下實現超導。

論文顯示，實驗使用的材料為氫化鑭（LaH）。其實不久之前，Eremets及其團隊就通過氫化鑭在-58.15℃的溫度下獲得了超導性。令人意想不到的是，短短幾個月後，這一記錄就再次被打破，取得新的新展。

由於超導體的磁通量守恆，當其從尋常狀態向超導態過渡時，會產生一種對磁場的排斥效應，即邁斯納效應，這是超導體的標誌性特點。不過研究人員表示，目前還沒有在這種材料中觀察到邁斯納效應，這是因為目前獲得的樣本量非常少，不足以達到磁力計的檢測下限。但是科學家已經可以觀察到超導體對外部磁場產生的影響。

在此之前，Eremets還曾利用硫化氫（H2S）在150千兆帕的壓力下（約為地核壓力的一半）打破了高溫超導的記錄。研究人員認為，如要進一步提高其溫度閾值，可能需要更高的壓力來實現，這對於超導的應用並無太大意義。

目前，超導研究主要集中在兩大方向：一是探索新的超導材料，不斷地提高其超導轉變溫度；二是闡明超導這一現象的機理，從而更深入地挖掘其潛力。儘管超導研究進展十分緩慢，但可以預見的是，常溫超導與可控核聚變一樣，將是未來人類突破科技瓶頸的一大標誌，且離我們越來越近。相信在科學家們孜孜不倦的探索之下，終有造福人類的那一天…

參考文獻：Drozdov AP, et al. Superconductivity at 250 K in lanthanum hydride under high pressures. Nature. 2019 May;569(7757):528.

圖片來源：U.S. Department of Energy

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