彻底改变人类科技的室温超导，突破还是乌龙？也许不用等太久

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2023年3月，美国物理学会年会上，罗切斯特大学的兰加‧迪亚斯（Ranga P. Dias）团队宣布：他们在1GPa（约等于1万个大气压）的压强下，镥-氮-氢体系材料中实现了室温超导。

物理学界炸了，整个世界沸腾了。

很少有科学发现能像在室温、相对温和的压力下实现超导性的材料那样彻底地改变人类科技。在能源和环境问题日渐突出的当今世界，超导对能源、交通、信息产业产生巨大的推动作用，说是掀起新一轮的工业革命也不为过，这也是为什么室温超导材料会被称为物理学的圣杯。

3月9日，迪亚斯团队相关研究的论文正式发表在《自然》杂志上。然而，与论文一起发布的评论文章中指出，这个圣杯上面隐隐约约的裂纹：“相关的测量是一致而全面的，然而，考虑到作者的学术履历，这项发现无疑会引起争议。因为同一团队的研究人员先前发表的一篇高温超导材料的论文去年刚被撤回……”

那么，这个圣杯到底成色几何，室温之外，实验条件中的1万个大气压到底意味着什么？目前这种“室温超导”的材料，能够实现广泛应用进而改变世界吗？甚至，这项带来了一场爆炸新闻的研究本身，靠谱吗？

超导体，因其电阻为零和完全的抗磁性而具备极高的应用价值。但自超导现象被发现百年以来，超导体一直受困于其应用条件——极低的温度或/和极高的压强，苛刻的条件使其难以实现大规模广泛的应用。

如果某种材料能突破条件限制，在自然条件或相对温和的条件下实现超导性能，将会对能源、交通、信息产业产生巨大的推动作用，说是掀起新一轮的工业革命也不为过。这也是为什么室温超导材料会被称为物理学的圣杯。

但严格来说，被称为物理学圣杯的室温超导，除了临界温度应达到室温（300开尔文，即27摄氏度）水平，还应该包括压强环境在1个大气压的常压状态。

这次报道出来的室温超导，目前还只实现了临界温度几乎达到室温的突破，其达到最佳超导状态的压强高达1万个大气压，但无论如何，这个数据已经比之前的270万个大气压，小了几个数量级。对于这个进步的成色，中科院高能物理研究所研究员徐庆金向《知识分子》解释：这已经是一个商用设备可以达到的压强了。

不过，商用设备可以达到却并不意味着能够进行广泛应用，长期研究超导材料的中科院物理研究所研究员罗会仟向《知识分子》介绍：“评价一种超导材料的性能指标需要很多方面的参数，虽然临界温度和压强是最关键的，但也还需要考虑其他临界参数，如临界磁场、临界电流密度等等。另外，实际工程应用中，材料的力学性能和化学稳定性也至关重要，实际应用中，想要找到一个综合性能指标都优越的超导材料并不容易。”

除了评价这一成果的价值有多高，学术界和媒体更关心的其实是这项研究的成色有多真。

主持这一研究的迪亚斯博士在超导领域声名赫赫，但并不是因为他已经取得了多么重大的成果，而是因为他曾经两次声称在超导领域实现了远超同行的跨跃式突破，但两次的成果都没有得到其他研究团队重复验证。这是他第三次站上超导领域的山顶振臂高呼，难免要经受更多的挑战与质疑。

发表该研究的《自然》杂志评论认为，“相关的测量是一致而全面的，然而，考虑到作者的学术履历，这项发现无疑会引起争议。因为同一团队的研究人员先前发表的一篇高温超导材料的论文去年刚被撤回。而目前看来， 对相关超导材料的独立测量将有助于缓解对该结果的质疑”。

简而言之，从目前披露的数据来看，这篇论文具备一项可靠研究的基础特征，但基于作者的曾被撤稿的过往，还需要该团队公开更多的信息，以及接受其他研究团队的独立重复验证。

好在这一次的争议应该不会持续很久。多位相关专家都向《知识分子》表示，由于此次研究所需的压强在实验室条件下相对容易实现，其他研究团队重复验证这一成果的门槛并不高，预计很快就会有同行的反馈信息。如果有其他同行能复现，那这一成果就算是被证实了，如果多个实验室都无法复现，那大概率这又是迪亚斯博士放的一颗空卫星。

是的，迪亚斯博士并不是第一次在超导领域放卫星了，而且他放的卫星一次比一次大，引起的轰动一回比一回高。

2017年，当时还在美国哈佛大学做博士后研究的迪亚斯博士在《科学》杂志发表论文，宣称其在495GPa下制备了金属态的氢。金属氢被认为是极有可能成为室温超导体的材料，但其制备却极其艰难，学术界80多年努力都未能攻克难关，而崭露头角的迪亚斯博士却一举夺魁。

然而，正当大家期待着迪亚斯所在的团队利用金属氢做出更多成果，验证更多超导理论时，这一宝贵的材料却因试验过程的“无心事故”而被损毁，并且迪亚斯自己也没有再重复实现过这一壮举。

也因此，《科学》杂志对原先发表的论文进行了更正，迪亚斯博士第一次突破性研究成果的真实性被打上了一个问号。

2020年，《自然》杂志发表重磅论文，宣布以C-S-H三元体系制备的超导材料在15摄氏度实现了超导电性。尽管相应压强条件高达267GPa，但这是高温超导材料的临界温度首次突破0摄氏度大关，堪称历史性重大突破。这一论文的通讯作者正是迪亚斯博士，此时他已来到美国罗切斯特大学担任助理教授。

然而，正当学术界再次被这位青年才俊所震撼和鼓舞之时，质疑也接踵而至。多名超导领域的知名学者公开发表意见，认为该论文的重要数据存在可疑之处，加州圣地亚哥分校的理论物理学家Jorge Hirsch甚至直言：相关结果是“人为捏造”的。虽然迪亚斯团队公开了更多数据作为回应，但并未能平息质疑。《自然》杂志经与作者团队多次沟通，也认为相关回应不够充分，最终决定撤稿。

更重要的是，迪亚斯团队的这一重大成果至今从未被其它团队重复验证过。迪亚斯博士第二次突破性研究成果的真实性又被打了一个问号。

再然后就来到了本次的室温超导研究成果，可以说是将同领域所有研究者远远抛在身后，真正让人类看到室温超导实现希望的革命性突破。

这一次，没有了可以阻止其他实验室重复研究的极端苛刻的验证条件，迪亚斯博士将退无可退。

迪亚斯到底是超导领域的“天选之子”，还是屡次愚弄全世界的学术骗子，很快就将揭晓答案。

迪亚斯团队的成果发布后，不仅在学术界引发强烈关注，也在全球范围内掀起了一股讨论室温超导的舆论热潮。在当前的全球经济形势下，人们对划时代的、颠覆性的科研成果渴盼已久，对新一轮工业革命翘首以待。

然而很可惜，即便迪亚斯团队的成果得到了重复验证，距离人类获得真正意义上可以广泛应用的室温超导体，距离由此引发的新一轮工业革命还有很远的距离。

首先，这次发现的N-Lu-H三元超导材料虽然临界温度达到了室温，但还需要高达上万个大气压的压强。对于科学研究来说这是重大突破，但对工业应用来说这仍然意味着高到难以忽视的成本，对民用产品来说则完全不具有可行性。突破压强限制还有很多难题需要解决。

不仅如此，一种超导材料想要得到广泛应用，还必须解决材料成本问题。

罗会仟介绍，类似三元超导材料即便将来能够在自然气压条件下应用，其生产仍然离不开超高压力——目前通常是利用金刚石对顶砧——这也意味着其产量提升会很困难，生产成本也会非常高。

还有一个更为关键的问题，镥作为一种稀土元素，在地球上的储藏量是非常有限的。当前镥元素仅在极少数材料领域被应用，暂时还没有短缺的问题，一旦需要大规模用于合成室温超导材料，其自然储量将会是最难突破的瓶颈。一位专家甚至向《知识分子》开玩笑道：届时，镥也许会成为这个星球上最贵的元素。

当然，即便前面都不是问题，超导体材料的广泛应用还必须达到极高的稳定性。

室温超导材料的众多应用前景中，最被寄予厚望的是推动可控核聚变反应堆的发展。然而目前看来，距离这一目标实现还隔着至少两个超导体时代。

徐庆金提到，当前应用了超导材料的超大型装置，如LHC（欧洲强子对撞机）、ITER（国际热核聚变反应堆）等使用的都还是最早的超低温超导体材料，是数十年前的技术成果，工作温度低至零下271摄氏度，必须用昂贵的液氦冷却。

实际上，当前的高温超导材料（可以用便宜的液氮冷却）已经比较成熟，也有很多种选择，理论上可以大幅降低运行成本。但由于稳定性及长期运行可靠性还没有得到足够的实验验证，暂时尚无大规模应用。之前，MIT的实验性聚变反应堆技术研究中曾尝试使用新型高温超导材料（稀土钡铜氧化物），但很不幸，在极限性能测试过程中，仅一次失超就把线圈给烧坏了。

如果迪亚斯团队的最新研究成果被证实，将会成为新一代的近室温超导材料，虽然还不能完全达到室温超导的条件，但已经是极大的跨越。然而，目前的情况看来，这种近室温超导材料的研究几乎还不能算是真正起步，距离实际应用就更远了。

而全世界所期盼实现的真正意义上好用的室温超导材料，可以称之为未来超导材料。而这些室温、低压，对环境要求也不高的超导材料的深入研究和广泛应用，现在甚至还没有达到可以讨论的程度。

路漫漫其修远兮，我们真诚希望迪亚斯团队的研究成果能够被证实，将人类的超导研究往前推进一大步。但截至目前，我们还只能保持谨慎乐观。