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近日，在美国一场专业学术报告上，主讲者美国罗彻斯特大学的朗加·迪亚斯宣布，他们已经创造出一种在室温和相对较低压力条件下工作的超导体。他们研究的结果发现，新材料在约21摄氏度室温条件下，加压到1吉帕斯卡（GPa），相当于1万个标准大气压，就会出现超导现象。
这个结果不只是让全球物理学界沸腾，而且惊动了与超导相关的领域，甚至社会各界。
直接意义是降低输电损耗
如果这项研究成果真实可靠，将意味着，科学家追寻80多年的室温超导梦想变成了现实。随之而来的是这一成果将改变人类各方面的生活，不亚于高锟1966年发表的《光频率介质纤维表面波导》的论文。后者开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理，后来成就了今天的互联网。
超导是指电流可以在材料中零电阻通过，但是温度阻止了这种情况。因此，超导是指在某一温度下电阻为零。这也意味着，超导不仅仅具有零电阻的特性，还有完全抗磁性，可以让超导体在传输电流的过程中几乎没有能量耗损，每平方厘米横截面积的超导材料上能承载更强的电流，而一般常规材料在导电过程中会消耗大量能量。
如果在不同温度下实现超导，就可以应用于人们生活的方方面面，而目前部分环境和产业已经实现这一目标。比如，超导可以应用到磁悬浮列车、核磁共振成像、超导电缆、量子计算机、手机基站接收信号系统、超导滤波器等。
其中，电在今天的人类生活中最实用。如果超导材料成熟并应用，可以极大降低输电过程的损耗。
现在的输电线是铜或铝导线，而且采用的通常是远距离输送，仅在中国每年的输电损耗就是15%，约1000亿度。但是，如果利用超导材料制成输电线，以稳定的零电阻超导态远距离输电，理论上几乎可以把损耗降到零，哪怕是电损降低到1%，也将极大有利于产电和节能，减少用于发电的污染能源。
转化为商业还有很长的路要走
从超导研究的历史也可以看到超导对人类的重要性。1911年，卡末林·昂内斯意外发现，将汞冷却到－268.98℃时，汞的电阻突然消失。后来他发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性。
这是人类发现超导的开始。现在，迪亚斯团队的研究论文已发表于《自然》杂志。但是，其首先需要的是重复验证。迪亚斯团队的相似发现就受到过质疑。
2020年10月，迪亚斯团队在《自然》杂志发文，声称发现了室温超导。当时，他们公布的一种由氢、硫和碳3种元素组成的新材料可以实现室温超导，条件是15摄氏度，267吉帕斯卡（GPa）。但是，后来《自然》杂志指出该研究的数据处理存在违规行为，随后撤销了这篇论文。
根据迪亚斯团队新发表于《自然》的论文介绍，研究人员采用的是氢、氮和镥构成的材料，能在21℃的温度下、1GPa（约1万个大气压）的压力下实现超导。
这种超导最令人振奋和感兴趣的是，它的室温和压强条件已经远远低于之前所有的超导材料，例如合成金刚石需要几个GPa压强和1000多摄氏度高温才具有超导性质。但是，迪亚斯论文中也指出，在这些条件下成功率只有30%。
这也意味着，这种新的氢、氮和镥合成的超导材料并不稳定，在实际中的应用可能有限，更何况如何把这样的材料制成产品，如电线。而且，有同行研究人员指出，合成样品结构不清楚，既然1GPa的压力比较低，因此样品可以做得比较大，表征结构应该可以精确，但是迪亚斯团队并没有做。
即便此次的室温超导是一个革命性的突破，但要转化为实用和商业化，可能也有很长的路要走，并非是几年或10多年的时间。
从高锟1966年提出光纤通信到1997年美国世界通信公司开通商用的多波长的波分复用技术线路，用了31年，但到全面应用于互联网又用了10多年时间。现在，只有在生产中才有超导技术的应用，但以低温超导（零下269度的液氦环境）和高温超导（零下196度以上）为主。
如今，迪亚斯团队研发出21摄氏度室温和加压到1万个标准大气压下的超导材料，是一个了不起的创新。如果能证实，将为未来的室温超导材料的应用奠定坚实的基础，并有可能极大促进经济发展，改变人们的生活和提高生活质量。
作者：张田勘
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发表于 2023-3-11 11:51:02
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