【新技术】室温超导研究简析（附全文），研究团队称：已多次重复实验，有信心过审

来源:电子技术应用ChinaAET发布时间:2023-03-091500浏览

询问 AI

常温超导昨日（3月8日）发布

据美国双周刊科学杂志ScienceNews，美国罗切斯特大学的物理学家Ranga Dias及其团队日前在美国物理学会（APS）会议上宣布，他们已经创造出一种可在实际条件（practical conditions）下工作的超导体。

美国罗切斯特大学的一个研究团队表示，他们已经创造出了一种在室温（room temperature）和相对较低压力条件下工作的超导体。超导体在常规条件下工作，可能预示着一个高效率机器、超灵敏仪器和革命性电子产品的新时代即将到来。

罗切斯特大学的物理学家Ranga Dias在3月7日的美国物理学会会议上表示：“这预示着，对实际应用有用的新型材料已经出现。”

据美国《科学新闻》（ScienceNews）报道，迪亚兹的团队在最新的实验中研发了一种由氢、氮和镥制成的材料，“它似乎可以在约21摄氏度的温度以及10千帕的压力下进入超导状态。”

报道指出，虽然10千帕大约是常压环境的10000倍，但已经远远低于在其他室温超导体通常所需的数百万倍。Ranga Dias表示，“这是可用于实际应用的新型材料的开端。”

研究内容简析

我们可以一起来看一下这篇已经被发表在nature上的文章。

看到Dias的名字了吗？最后一个
同大部分超导的文章一样，Dias研究团队对样品电输运、磁化率及比热进行了测量。

首先是电阻的测量结果，左图中给出了10、16、20kbar（1、1.6、2.0GPa）下的电阻测量结果，三个电压下电阻都降低到了0，这正是超导体的主要特征之一，需要注意的是，这里1GPa时Tc是最高的，压强越低，Tc越高，是一个令人意外的结果。插图是样品及电极图片。右图则给出了超导态与正常态的V-I曲线。

这张图是对磁化率的测量，a图是60Oe（Oe是高斯单位制中表示磁场强弱的单位，可以理解为高斯，即1T=10000Oe）下8kbar（0.8GPa）的磁矩随温度的变化图，可以明显看到其Tc为277K（4℃），b图给出磁矩与外磁场的关系，也符合超导体的特征，c图则是不同压力下的M-T曲线，这里的Tc与电阻上的保持一致，转变温度区间也很小，是非常好的转变。不过在a图中也可以看出来研究团队对原始数据做了一定处理。这里多提一句，磁化率的测量会明显受样品形状、背底等因素的测量，理论上超导体应该表现出完全抗磁性（即4πχ=-1），但实际测量中测不到完全抗磁性（即4πχ＞-1）也是可以理解的。当然Dias的文章中并没有约化，a图中纵轴是磁矩，并非磁化率。

Dias还对比热进行了测量，结果如上图所示，这里给出了10、10.5、20kbar的测量结果，可以看到，三个比热的曲线均能看到超导在比热上的转变，Tc与电阻的测量结果略有区别但完全可以理解，这个结果是合理的。不过该说不说，这个比热的转变并不算明显，尤其是10.5kbar的曲线，峰并不明显，10kbar的转变也尚不如20kbar明显。这三个比热的转变看起来也有些区别，尤其是10kbar和10.5kbar的数据，仅差了0.5kbar，但图像差异却很大。不过考虑是高压下测量的，或许有一些我们不知道的困难吧。

Dias还给出了样品的XRD（X射线衍射）结果，并绘制了晶胞图像，这当然也是必要的。a图即XRD结果，他们采用了Mo靶，红线是理论计算的结果，圆圈是实际测量的结果，蓝线是二者的误差，看得出来，测量与计算的结果区别很小，样品可以说是一个纯相，Dias团队计算样品占比为92.25%，杂质为LuN1−δHε和Lu2O3。b图则是他们绘制的晶胞图，白色原子是氢，绿色的是镥，粉红色的是氮原子，他们给出的样品化学式是LuH3−δNε，61kbar时空间群是Fm-3m和Immm，但Dias认为超导相空间群是前者。

最后是该样品的超导相图（原文这是第一张图），Tc随着压强升高而减小，这是出乎大家意料之处，后面或许也将成为研究的重点，b图是样片形貌随着压强的变化，常压下是蓝色的，随着压强升高逐渐变为粉红，最终呈现红色，样品的颜色还是非常喜庆的。篇幅有限，支撑材料就不带大家一起看了，感兴趣的同学可以点击链接跳转nature官网查看。Evidence of near-ambient superconductivity in a N-doped lutetium hydride | Nature

该团队类似论文曾遭《自然》撤稿

不过，该研究团队的这项研究可能会面受到严格审查。

2020年10月15日，该团队曾在《自然》杂志刊文，称他们在260万个大气压下，成功创造出了临界温度约为15℃的室温超导材料，这也是人类首次实现室温超导。该文章还成为当月《自然》封面文章，引起轩然大波，因为通常来说，超导现象离不开极低的温度。

罗切斯特大学的物理学家Ranga Dias与Salamat等合著者一起，将一种碳氢硫混合物放入他们在两个金刚石尖之间切好的微腔中，用激光激发样品发生化学反应，并观察到一个晶体形成。随着他们不断将实验温度降低，穿过材料的电流电阻降到了零，显示该样品已经具有超导性。随后，他们开始增加压强，发现这种转变会在越来越高的温度下出现。

然而，后来《自然》杂志的编辑不顾Dias及其合著者的反对，最终撤回了这篇论文，理由是研究人员在数据处理方面存在违规行为，这削弱了编辑们对这些研究结果的信心。

结语

超导体是一种比常规导体更为优越的无损耗导电材料。现有的超导材料大都需要在极低温下才能工作，这大大限制了它们的大规模应用。因此，找到一种室温超导材料，是全世界物理学家长久以来的梦想。

北京时间3月9日凌晨，该研究的主要作者及论文主讲人、罗彻斯特大学机械工程系和物理与天文系助理教授兰加·迪亚斯通过邮件接受了记者的专访。在专访中，迪亚斯博士对其团队此次的全新发现充满信心，他认为这将是一项重塑21世纪的革命性技术。不过他同时还指出，“要将我们对室温超导新材料的发现应用到任何规模的现实世界中，还需要几年的艰苦工作。”

如果这项研究被证实是真的，那我们将见证改变世界的一刻。

来源|极目新闻、中科院物理所