科學家公布新型碳氫硫常溫超導材料 需在極端壓力條件下實現

來自紐約的一支物理學家團隊，已經發現了一種可在室溫下達成最佳效率的超導材料。研究團隊在近日出版的《自然》雜誌上稱，他們成功地在高達 59℉（15℃）的溫度下，讓一種碳氫硫化合物表達出了超導的特性。不過這個長期追求的科學裡程碑，仍有一個明顯的短板 —— 需要在極端壓力條件下才能實現。

（圖自：University of Rochester / J. Adam Fenster 攝）

即便如此，這項新研究還是創下了新的紀錄，溫度較去年提升了 50+℉（10+℃）。西班牙巴斯克大學凝聚態理論學家 Ion Errea 指出，這是我們首次實現真正意義上的常溫超導。

劍橋大學材料科學家 Chris Pickard 補充道，即便由羅切斯特大學的 Ranga Dias 帶領的團隊研製的新型化合物永遠無法為無損輸電線等產品服務，這項研究仍具有顯著的裡程碑式意義。

想要等到超導材料在日常生活中得到應用，除了常溫、顯然還有常壓這個參數。儘管該物質可在室溫下表現出超導特性，但卻只能在被一對鑽石碾碎時才能達成（約為地核壓力的 75%）。

好消息是，新化合物的某些特徵，有助於我們有朝一日找到更加正確的源自混合物配方。

據悉，當自由流動的電子撞擊到金屬原子時，普通導線會產生電阻。不過早在 1911 年的時候，就有研究人員在低溫條件下發現了電子會在金屬的原子晶格中引發振動和吸引，從而形成庫柏對（Cooper Pairs）。

在某些量子規則的控制下，它們可貫通成一條溪流，然後不受阻礙地穿過金屬的晶格和驅散磁場，這也是磁懸浮車輛可無摩擦地漂浮在超導軌道上方的一個原因。

隨著超導體溫度的升高，粒子就會發生隨機搖擺，從而破壞掉這種微妙的電子舞蹈。於是幾十年來，研究人員一直在尋找一種可在常溫下呈現超到特性的新材料。

1968 年的時候，康奈爾大學固態物理學家 Neil Ashcroft 提出，氫原子的晶格可以解決這個問題。

因氫原子尺寸較小，使電子能夠更靠近晶格節點，從而增強了其與振動的相互作用。此外這種輕巧性還可引導波紋更快地振動，以進一步增強庫柏對的粘合力。

當前研究還局限於需要極其不切實際的高壓，才能擠壓形成金屬晶格。不過 Neil Ashcroft 仍將希望寄託於某些類型的氫化物，期待新材料可在更接近於常壓的狀態下呈現出金屬氫的超導特性。

有關這項新研究的詳情，已經發表在近日出版的《自然》（Nature）雜誌上，原標題為《Room-temperature superconductivity in a carbonaceous sulfur hydride》。