这些天，不少读者都注意到了发生在科学界的一场闹剧：美国科学家迪亚兹发布了“室温超导”的最新进展，但南大闻海虎教授很快通过实验论证将其推翻。关于“超导”的讨论，至今依然热烈。“超导”到底是什么？会给我们的生活带来多大的改变？南京航空航天大学物理学院副院长李晋斌表示，如果“室温超导”真的实现了，以后在家里就能搞一个非常酷的悬浮沙发躺着看电视，磕瓜子。但这一切的实现都需要满足多个条件，科学家们还得继续奋斗很多年。
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112年前，“超导”现象被发现
(资料图)
科普“超导”需要从它的概念说起。“超导”顾名思义“超级能导电”，它的发现，要追溯到1911年。1911年，荷兰物理学家海克·卡曼林·昂尼斯发现，把汞冷却到-269摄氏度时电阻会突然消失，电子会在其中无阻碍地运动。后来，他又注意到许多金属和合金都具有与汞相类似的特性，他将这种特殊的导电性能称之为“超导态”。这是人类首次发现超导现象。昂尼斯因研究物质在低温下的性质，并制出液态氦而荣获1913年诺贝尔物理学奖。
“超导的形成机制，类似于很多人听过的一个故事——拿破仑的军队过桥。”南京航空航天大学物理学院副院长李晋斌解释，“同样一座桥，普通游人用各自的步行节奏通过，桥不会产生共振现象，所以能继续维持。但军队过桥时，相同人数对桥产生的压力没有增加，但军士脚步整齐划一，致使桥产生共振，最终桥面轰然倒塌。”同样，极低温下的金属块里，原本不规则运动的电子，一下子像军士一样，开始了整齐运动，于是便有了物理定义里的“关联”，类似于军士脚步产生的“共振”，一下子就有无穷的导电能力。
怎样给超导环境“升温”，科学家们拼了
“超级能导电”这一特性虽然被科学家发现了，但却自带“致命缺陷”：它只能在-269摄氏度这样极低的温度中实现“超导”，正常环境下，金属还是存在电阻，电流通过时依然会“受到阻碍”。
要是能在常温下实现“超级能导电”，该有多好！此后的一个多世纪中，为了逐步提高超导临界转变温度，努力达到正常人能接受的“室温”，新的超导材料相继被发现，一波接一波冲击更高的超导临界转变温度，每次发现都推动着科学家投身相关的研究热潮。
据不完全统计，前后有10位科学家因为超导研究而获奖。其中较为著名的，是上世纪80年代初，科学家柏诺兹和缪勒开始在氧化物中寻找超导体，最终在1986年成功合成钙钛矿结构的镧钡铜氧化物，临界转变温度高达-238.15摄氏度。这立刻掀起了全球范围的热潮，包括华人物理学家朱经武和中科院物理所赵忠贤在内的团队，很快将高温超导的临界转变温度提升到-173摄氏度以上。柏诺兹和缪勒因此获得了1987年的诺贝尔物理学奖。
超导家族中的很多成员，都是中国人发现的
然而，钙钛矿的结构类似于我们见到的陶瓷，没有办法加工成传输线。2008年，日本科学家细野秀雄发现了一种很重要的材料——铁基超导体镧铁砷氧氟，其超导温度可达-247.15摄氏度。中国科学家敏锐地注意到这个材料很重要，接着把镧氧铁砷氟中的镧换成了其他的镧系元素，结果他们获得的钐铁砷氧氟，超导温度可以达到-218摄氏度。这就是第二大高温超导体家族——铁基高温超导体。
现在，科学家发现了这个家族的很多成员，其中很多是中国人发现的。铁基超导块体材料目前最高超导温度可以达到-218摄氏度，铁硒薄膜材料至少可以达到-208.15摄氏度。
又一次，中国科学家推翻了美国最新研究
这一次美国科学家迪亚兹的最新“研究成果”，主题依然是对超导临界转变温度的“优化”。迪亚兹团队通过实验，创造出了一种在室温和相对较低压力的可在实际条件下工作的“超导体”。该超导体由氢、氮和镥（Lu-N-H）三种金属元素材料混合、放置在“金刚石压砧”装置中加压，在约21℃温度下、以及1万个标准大气压的压力下进入超导状态，失去了对电流的阻力，从而实现这种新型超导体在室温环境中应用的可能。
但很快，这一结论就被南京大学闻海虎教授团队推翻。3月15日，闻海虎团队提交了一篇包括9名作者、长达16页的研究论文，直截了当否定了迪亚兹的研究结论。论文结论称：“我们的实验清楚地表明，从环境压力到6.3GPa，温度低至10K（约-263摄氏度），镥氮氢材料LuH2±xNy中不存在超导性。”
满足多个条件，“室温超导”有实现的可能
“其实，迪亚兹的实验纵使可以实现，也忽略了超导应用的条件。”李晋斌教授告诉记者，真正要实现“室温超导”，除了压强和低温之外，还需要电流等多种条件的配合。“举个例子，大家都觉得木头是绝缘体，其实，当电流足够大时，连木头都会被击穿，从而变成导体。”
那么，科学家们奋斗了一百多年的“室温超导”，到底有没有实现的可能？李晋斌表示，科学论证中完全可以有。其实，压力大一点就可以帮科学家实现室温超导。比如说氢在常温下是气体，两个金刚石对着压就会变成金属氢，金属氢就是传说中的室温超导体。
科学家们曾发现，在镧氢10里面加200万个左右的大气压，可以达到临界温度250K。250K是什么概念？是-23℃，在东北就当作室温了。“如果满足了室温超导的所有条件，真正实现室温超导后的生活，还是挺惬意的。”李晋斌举了个例子，比如，以后在家里就能搞一个非常酷的悬浮沙发躺着看电视，磕瓜子。我们走出房间，可以看到天上有悬浮的城市，地上有悬浮的汽车，不只是悬浮的高铁了。
“超导”已经在生活中开始应用
“超导除了超级导电性这一性质以外，还有一个很重要性质就是抗磁性。”李晋斌告诉记者，如果未来“室温超导”可以实现，利用超导抗磁性可以建造超级磁悬浮列车，那么北京到上海的高铁时间将缩短到半小时。
对于绝大多数人来说，“超导”还是个玄幻的科学名词。但在我们的日常生活中，“超导”已有不少应用。比如航空航天中的精密测量，又或者是医院里的核磁共振。“核磁共振能够比X光拍得更加精细，就是用上了超导技术。科技的确可以改变生活。”李晋斌说。
扬子晚报/紫牛新闻记者 杨甜子
校对 王菲
