美国研究团队宣称实现“室温超导”引爆资本市场！这个关键元素中国产量很高！

一则搅动全球物理学界乃至金融市场的爆炸性新闻，开始在中国和美国的网络上大规模地流传起来！

2023年3月8日，在美国拉斯维加斯，来自罗彻斯特大学的兰加·迪亚斯（Ranga Dias）团队宣称，他们发现了近常压的“室温超导体”，该超导体是由氢、氮、镥三种元素组成的三元相，该研究团队认为，其在大约10千巴（也就是1GPa，约相当于1万个大气压）下可以实现约294K（也就是约21℃）的室温超导电性。

 超导体 | 图源：wiki百科

3月9日凌晨，兰加·迪亚斯团队的新论文还正式出现在Nature上。时间戳显示，这篇论文在2022年8月投出，今年1月18日被Nature接收。

此消息一出，瞬间成为科研圈和媒体圈的热门话题。超导是什么？室温超导又是什么？这事为何如此受关注？

什么是超导？

“电阻”大家应该都知道。常温情况下，在通过电线等导电材料输电时，由于这些导电材料中都存在电阻，会导致电能在这个过程中被损耗，被电阻转化成为热能，令导体发热，而且在多数情况下，导体越热，电阻越大。这也是为何你在边充电边用手机，或者玩大型手机游戏时，手机会不断发烫的一个原因。

而超导则是一种可以让电阻完全消失，从而让电能无损耗地通过导体且不会让导体发烫的现象。

电阻越小，意味着能量损耗越低。在一个电路中，导线里的电荷在电压驱动下会像跑步运动员一样运动，从而形成电流，但经过导体的电阻会阻碍它们的运动。如果电路由超导体组成，电荷就能在电路中自由自在地奔跑，电流会一直流动下去。在一个超导铅制成的环路中，可以连续几个月都观测不到电流有减弱的迹象。

除了让电阻完全消失、让电能无损耗地通过导体，超导还能带来另一个奇效，即可以产生一个很大的磁场。

据了解，超导的发现来源于液氮的制备。

1908年，荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯成功将氦气液化。随后在1911年春，昂内斯在用液氦将汞的温度降到约-268.95℃时，发现汞的电阻降为零，他把这种现象称为超导性。后来昂内斯和其他科学家陆续发现铅、铌等元素也有类似的电阻突变为0的性质。昂内斯因为对生产液氦的贡献以及发现超导现象而获得1913年的诺贝尔物理学奖。

长期以来，极低温一直是阻碍超导材料在工程领域得到大规模运用的主要因素。也因此，科学家把30K（约-243.15ºC）以上温度实现超导的称之为“高温超导体”，但此处的“高温”也是相对而言，按照日常生活的标准，这仍然是非常低的温度。

有没有温度更高的超导体？

答案是有。但是如果把温度提高，就需要更高的压力。

以此次兰加·迪亚斯宣布的发现为例，该团队在最新的实验中研发了一种由氢、氮和镥制成的材料，可以在约21℃的温度，以及10千巴的压力下进入超导状态。

巴（bar），是压力单位，1巴等于100千帕，10千巴也就是约一万个标准大气压，是人类日常环境的一万倍。但这个数据，已经远远低于在其他“室温超导体”通常所需压力值的百万倍。

因为自身特殊的性质，超导体引发了人们对它未来应用的无限遐想。比如：

• 零电阻的电路几乎没有热损耗，使用超导体材料进行长距离大容量输电，能极大地减少能量浪费，提高能源利用效率；

• 超导线运用于发电机、电动机能大幅提高电流强度和输出功率；

  
  

• 超导体制作超大规模集成电路的连线，能解决散热问题，提高运算速度；

超导体在我们日常生活中已经有了应用。医院的核磁共振便采用了超导体，这就涉及了超导体的另一重大应用方向，即产生大磁场。然而，在电力工程方面，尤其是被寄予厚望的超导线长距离输电，大范围应用仍然遥遥无期。

3月9日，中国科学院物理研究所研究员罗会仟在接受界面新闻采访时表示，基于目前的高压合成测量技术，“室温超导”样品产量非常低，且常压下不一定稳定，“室温超导”还不可能有大规模的应用。

“如果未来不需要高压即可合成超导材料，即使温度没有真正到室温，在接近室温情况下，用途也将非常广。”罗会仟称。

如能实现，是否意味着人类在“室温超导体”研究中迈出跨越式的一步？

中国科学院半导体研究所研究员刘祥林对“南方+”记者说：“超导意味着没有电阻，意味着传电不损耗，但是实现条件必须把电线降到零下270摄氏度以下，就是说有这种现象，但是不实用。如果真正能发明一种材料，它在常温下就可以没电阻那才好。如果能够实现，那就意味着输电过程不会有电力损耗，兰加·迪亚斯团队的目的也是这个。”

中国科学院电工研究所应用超导重点实验室研究员张现平表示，超导材料基本上要求有两个特征：一个是没有电阻，另一个是有完全抗磁性。如果是在室温下，这两个特征都能够表现的话，那就是说它是一种“室温超导体”。

结合自身研究领域，张现平分析，如果是这种材料真的能在室温、接近常压状态保持操作定性的话，那么将对能源交通各方面产生革命性的影响，例如网络上热议的磁悬浮动车，“原来大家担心磁悬浮列车的制冷问题，现在倘若它能使用超导材料，那么问题就不存在了。”

不过，目前人类想实现超导现象的条件较为苛刻，需要将导体放在一个非常寒冷且非常低的温度下才能实现“超导”现象。

人类也一直在探索寻找，乃至尝试制造出可以不在极低温度下也能实现“超导”的材料，比如在室温下就能发生“超导”的材料（这也是为何材料学在很多国家成为重点学科的原因之一）。一旦这种材料被找到或被研发出来，这对于物理学乃至整个人类科技都将是颠覆性的，无数新技术的大门或许也都将因此而被打开。

而此次兰加·迪亚斯团队取得技术突破的关键之一，在于选用了稀土元素镥。

镥是元素周期表的第71号元素，位列17种稀土元素之一。除镥之外，稀土元素还包括镧、铈等不同种类。因其独特的物理化学性质，稀土广泛应用于新能源、新材料、节能环保、航空航天等领域，是现代工业不可或缺的重要元素。

除潜在的超导材料应用领域外，镥目前的主要用途包括催化剂、荧光粉和肿瘤放射性治疗。

罗会仟在接受界面新闻等媒体采访时表示，多种稀土都可以制成超导材料，并不限于镥一种元素。

镥为银白色金属，是稀土元素中最硬和密度最大的金属，它也是较晚才被人类发现的稀土元素之一。

1907年，法国科学家于尔班、奥地利矿物学家威尔士巴赫以及美国化学家詹姆士分别在氧化镱矿物中发现了镥元素。

在所有稀土元素中，镥的储量相对较少，其全球总储量预计为20万吨，主要产地为中国、美国和印度等国家。

无论那种元素，稀土对于超导材料都至关重要。一位不愿具名的业内人士对界面新闻称，中国稀土资源丰富，对于超导材料领域突破具有重要意义，这也说明非常有必要加强国内稀土应用研究和利用。

中国是全球稀土储量最高的国家，也是全球最大的稀土生产国。根据美国地质调查局的统计，截至2022年，中国的稀土储量为4400万吨，不过其并未披露各项稀土元素的具体储量。

镥的价格在稀土元素中也相对高昂。中国稀土行业协会本月发布的统计显示，今年2月，国内氧化镥的单价为每公斤5850元，较去年同期上涨12%。

在该协会统计的21种主要稀土产品中，氧化镥的价格排名第三，仅次于金属铽和氧化铽，后两者的单价分别为每公斤1.6万元和1.3万元。

材料学上的进展不仅引爆了科学圈，也带火了概念股。

港股市场上，浦江国际(02060.HK)盘中一度大涨超60%，原来该小盘股拥有上海国际超导科技有限公司40%的股权。据浦江国际介绍，2020年7月，公司向上海国际超导科技有限公司投资人民币1.66亿元，收购上海超导40%的股权。上海国际超导的主要产品为第二代高温超导带材，可批量年产并销售数百公里高温超导带材，且能够实现高温超导全套生产装备和工艺交钥匙工程。

A股市场方面，截至3月9日收盘，永鼎股份(600105. SH)大涨10.02%，涨停；百利电气(600468.SH) 上涨9.98%，涨停。此外，宝胜股份(600973.SH)涨超3%，中孚实业(600595.SH)、联创光电(600363.SH)微涨。

尽管“室温超导体”的消息引爆了投资界，但许多人对于兰加·迪亚斯的说法并没有完全买账。

早在2020年时，兰加·迪亚斯就曾宣称他研发出了“室温超导体”的材料。可他的实验和论文随后却因为无法被重复验证而遭到了大量质疑，最终他的论文在去年9月被权威科学杂志《自然》撤稿。

兰加·迪亚斯以及他的科研团队，还有着不少充满争议的“黑历史”。

从美国《纽约时报》、美国《科学》杂志网站，以及美国《量子杂志》的介绍来看，兰加·迪亚斯和他的现任和前团队成员不仅多次被指控存在科研操守的问题，包括数据造假和论文抄袭，而且他一直在回避其中的多数指控。

图源：罗彻斯特大学

对于该研究是否靠谱的问题，吉林大学物理学院教授刘寒雨表示，目前而言，文章的图和数据看起来，超导电性比较清晰。但是仍需第三方独立证实。对媒体上广泛报道的所谓发现“室温超导体”的表述，现在还需要谨慎乐观。