美國羅切斯特大學的物理學家蘭加·迪亞斯（Ranga Dias）及其團隊日前在美國物理學會會議上宣布，他們已經創造出一種可以在室溫（room temperature）條件下實現超導的全新材料。

由于這一發現可能顛覆多個傳統行業，給人類科學文明帶來巨大改變，消息發布后，在全球引起軒然大波。

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與此同時，A股投資圈的小伙伴們也連夜學習和重溫基礎物理知識，并在各個群展開熱烈討論。市場方面，9日上午，西部超導、聯創光電、中超控股等“超導概念股”卻高開低走。

股民對“室溫超導”展開了熱烈討論。大概內容分為兩個方向，一些人認為超導概念要火了，類似此前的AI概念；另外也有人認為概念太新需謹慎。

對于這個火爆的話題，多名專家發表看法，中科院物理所也發文進行科普，稱“讓子彈再飛一會兒”。

復旦教授：成果若證實，是諾獎級別！

據每日經濟新聞報道，北京時間3月9日凌晨，該研究的主要作者及論文主講人、羅徹斯特大學機械工程系和物理與天文系助理教授蘭加·迪亞斯通過郵件接受了記者的獨家專訪。在專訪中，迪亞斯博士對其團隊此次的全新發現充滿信心，他認為這將是一項重塑21世紀的革命性技術。

不過他同時還指出，“要將我們對室溫超導新材料的發現應用到任何規模的現實世界中，還需要幾年的艱苦工作?！?/p>

蘭加·迪亞斯教授（圖片來源：羅徹斯特大學官網）

澎湃新聞3月9日報道，上海市高溫超導重點實驗室主任、上海大學教授蔡傳兵認為，這次迪亞斯展示出的研究成果有一定可靠性，“假設它的數據是正確的，等更多科學家跟進它的研究結果后，有可能會出現這個領域的重大突破?！钡覝爻瑢璧?GPa壓力仍屬于高壓范疇，距離實際應用仍非常遙遠。

另據上證報報道，復旦大學物理系教授李世燕接受采訪時表示，該發現還有待證實。如果被證實，由于其所需壓力也不算高（此次的合成和測試條件跟之前相比已經寬松很多），這將是諾貝爾獎級別的成果。從應用場景來看，雖然是室溫超導，但是因為需要上萬個大氣壓，其應用的場景會極為有限。目前最重要的還是其他研究組來證實該發現。

李世燕教授在接受上海證券報記者采訪時表示，該發現還有待證實，特別是該論文的作者此前已經有兩個類似的發現不能被同行重復。

在他看來，就學術方面而言，物理學家們一直都在尋找室溫超導體。如果該發現被證實，由于其所需壓力也不算高（此次的合成和測試條件跟之前相比已經寬松很多），這將是諾貝爾獎級別的成果。

“從商業上來說，作者自己也成立了公司，他說得很清楚，現在不會把這個樣品提供給別人，他們會試圖將該材料商業化。雖然從目前合成量來說，樣品只有不到1mm，極微量，但因為合成條件并不嚴苛，不排除后期大規模合成的可能。從應用場景來看，雖然是室溫超導，但是因為需要上萬個大氣壓，其應用的場景會極為有限。目前最重要的還是其他研究組來證實該發現。”李世燕說。

中科院物理所：讓子彈飛一會兒

此外，中科院物理所對這一話題也進行了科普。

羅徹斯特大學的Dias團隊宣稱，他們發現了近常壓的室溫超導體，該超導體是由氫、氮、镥三種元素組成的三元相，該研究團隊認為，其在大約10kbar（也就是1GPa，約相當于1萬個大氣壓）下可以實現約294K（也就是約21℃）的室溫超導電性。

這時，就有人要問了，超導是個啥，發現個室溫超導為啥這么激動？

一、超導及其應用價值

超導態是材料的一種特殊狀態，在超導態中，材料處于零電阻的狀態中，初中二年級的物理告訴我們，電阻是材料普遍具有的性質，當電流流經材料時，其內部的晶格、雜質等會對載流子運動產生阻礙，載流子本身攜帶的能量會被轉移到晶格上，宏觀上造成焦耳熱，電勢也會相應下降。

而沒有電阻的超導體就完全沒有上述問題，電流流經超導體，既不會發熱，也不會出現壓降，因此電流可以無衰減地在超導體中流動。

很明顯，超導體的意義是顯而易見的，如果我們的電線都采用超導體，那就不會存在能量衰減。我們現階段使用的特高壓輸電技術，其實就是提高輸電線的電壓，來盡可能降低能量損耗，可如果使用了超導電線，將完全不存在這個問題，將徹底改寫整個行業，我們可以直接以市電電壓傳輸電力，完全不需要變電站，我們或許可以直接使用直流電。

但是，由于超導Tc（超導轉變溫度，指超導體由正常態進入超導態的溫度）的限制，這一設想完全無法實現，我們現在發現的絕大部分超導體Tc都在77K（-196℃）以下，這是液氮的沸點，Tc在這之下的超導體大部分時候是使用更加昂貴的液氦制冷來使其進入超導態，只有少部分銅基超導體Tc達到了77K之上，可以使用液氮制冷來使其進入超導態。

即便如此，超導體在我們日常生活中已經有了應用，醫院的核磁共振便采用了超導體，這就涉及了超導體的另一重大應用方向，即產生大磁場。

當我們需要一個很大的磁場時，我們首先想到的是什么？磁鐵？不不不，永磁體的磁場遠遠達不到我們的要求，再回想一下初中二年級的物理知識，沒錯，通電螺線管！！利用電流，我們也可以得到磁場，更令人振奮的是，磁感應強度與電流強度成正比，也就是說，電流越大，磁場越強。

但大電流就會遇到上文提到的兩個問題，焦耳熱與壓降，大電流會產熱，更令人絕望的是焦耳熱與電流的平方成正比，因此，電流每增加一分，磁場就會相應增強一分，但產熱會按平方增加，最終絕大多數能量都將轉化為內能。

焦耳熱的來源是電阻，只要沒有電阻，就可以完全不考慮焦耳熱的影響，因此超導體在這里的意義就顯而易見了，我們如果利用超導體線材制作線圈，就可以幾乎無節制（磁場也可以抑制超導態，這里需要注意產生的磁場不能超過超導體的臨界磁場）地提升線圈內的電流強度，進而獲得強大的磁場。這就是核磁共振中強大磁性的來源。

除了以上場景，利用兩個不同超導體做成的約瑟夫森結也有重要應用價值，我們可以利用它制作SQUID，這個裝置是目前最精確的磁場探測裝置，在超導量子計算機中也有重要應用。

看到這里，你應該對室溫超導的意義有一定認知了，如果我們真的可以發現常壓下的室溫超導，那將使整個人類社會產生重大改變，我們現有的科技可能面臨顛覆，能源問題得到重大緩解，對整個人類都具有重大進步意義。

我們還是簡單介紹一下超導體的發現歷程及其輸運性質，這有利于我們理解Dias的工作。

二、超導的發現及其機理

1911年，昂內斯改進了制冷設備，率先將溫度降至液氦沸點之下，在此期間，他發現汞的電阻在4.2K時突然降為零，經過再三確認，他最終確定，這不是實驗上的失誤或誤差，這是汞本征的性質，由此，他打開了超導的大門，汞也是我們發現的第一個超導體，Tc為4.2K。

昂內斯僅僅測量的汞的電阻，這揭示了超導體在電輸運上的特征，也就是零電阻。

后來，1933年，邁斯納在對進入超導態的錫或鉛金屬球做磁場分布測量時發現，當材料進入超導態后，其內部的磁場會迅速被排出體外，磁場只在超導體外部存在，超導體展現出完全抗磁性，這就是邁斯納效應。

后來的研究發現，超導體可以進一步劃分為第一類超導體和第二類超導體，第一類超導體展現出完全的抗磁效應，內部完全沒有磁場。而第二類超導體則允許磁場在超導體內部產生磁通量子，也就是允許磁場部分地進入超導體。

以上對超導體的研究更多地還停留在對其性質探究，我們實際上也一直在尋找超導的內在機理，探索其本質。

最開始的嘗試是倫敦方程，不過這個理論無法揭示穿透深度與外磁場的關系。1950年左右，前蘇聯科學家金茲堡和朗道提出了解釋超導的唯象理論——金茲堡-朗道理論（G-L理論）。該理論建立在朗道二級相變理論的基礎上，用序參量描述超導體。該理論成功解釋了超導體，上文提到的第一類超導體與第二類超導體就是根據G-L方程求解的界面能的正負判定的。

根據G-L理論，超導體從正常態到超導態的轉變是一個二級相變，因此，理論上我們可以在比熱的測量中發現其在Tc處有一個躍變，或者叫一個峰。后來這也在實驗上被證實。

看到這里，你應該也發現了，超導的文章特別好寫，測一下電阻，測一下磁化率，如果可以的話，再測一下比熱，比熱即便測不了也不是什么大事，搞完這些就齊活了。

最后還要簡單提一下，我們目前解釋超導的最好的理論就是BCS理論，這個理論的核心就是電子在與晶格的耦合中會出現電子吸引電子的可能，這樣兩個電子會結成庫珀對，結成庫珀對的電子可以看作玻色子，在低溫下，發生“凝聚”，能量可以無耗散地在凝聚的庫珀對中流動，實現超導態。

但BCS理論也不能解釋所有超導態，我們根據BCS理論計算得到麥克米蘭極限，即符合BCS理論的超導體Tc不會超過40K，但實際上很多超導體都突破了這一極限，比如銅基超導和鐵基超導，這樣的超導體被稱為高溫超導體，也就是說相對于之前20K以下的超導體，Tc高了很多。

本來還想介紹一下實驗中高壓的獲取，篇幅所限，有機會再聊。

三、新的室溫超導

有了上面這些預備知識，我們就可以一起來看一下這篇已經被發表在nature上的文章了。