來自美國羅切斯特大學的科學家們本周宣布了一項關(guān)于超導材料技術(shù)的誘人進展，提供了有朝一日可以在室溫條件下毫不費力地傳輸電力的可能性。如果這一夢想實現(xiàn)，意味著未來從智能手機到磁懸浮列車，再到核電廠等一切使用電力的領(lǐng)域都會迎來顛覆式的變革。

但這項最新的成果來自一個有爭議的團隊，這也削減了該研究在業(yè)內(nèi)的可信度。

(資料圖)

科學家發(fā)現(xiàn)了什么？

通常，電流在穿過電線時會遇到阻力，一些能量會以熱量的形式損失。大約一個世紀前，物理學家發(fā)現(xiàn)了被稱為超導體的材料，可使電阻神奇地消失。 但這些材料只在超自然的極端超低溫條件下實現(xiàn)零電阻，這限制了它們在實際中的應(yīng)用。

幾十年來，科學家們一直在尋找可在室溫下工作的超導體。本周，羅切斯特大學機械工程和物理學教授蘭加·迪亞斯 (Ranga Dias) 在拉斯維加斯舉行的美國物理學會會議上，在一個擠滿了科學家的房間里宣布了他的最新研究進展。

3月8日，迪亞斯等人在《自然》雜志上發(fā)表了一篇題為《氫氮镥化合物室溫超導證據(jù)》的論文，研究人員采用了一種新的磁測量技術(shù)，通過實驗證明這種材料在約21攝氏度的溫度，材料電阻能降為零，不過這仍需要1GPa的壓力才能實現(xiàn)材料的超導性能，這大約是大氣壓力的1萬倍，但仍遠低于室溫超導先前所需的數(shù)百萬個大氣壓。

迪亞斯團隊曾在2020年發(fā)表過一篇論文，描述了一種有前途但不太實用的超導材料，但在其他科學家質(zhì)疑部分數(shù)據(jù)后，該論文于去年9月被《自然》雜志撤回。

迪亞斯表示，這篇新發(fā)表的論文已經(jīng)過審稿人的五輪審查，且所有支持研究結(jié)果的原始數(shù)據(jù)都公開共享。“這是可用于實際應(yīng)用的新型材料的開始。”他在周二舉行的美國物理學會會議上表示。

他強調(diào)，新的基于镥的材料在低得多的壓力下具有超導性，其他研究小組將能夠嘗試重現(xiàn)該實驗結(jié)果。

迪亞斯還創(chuàng)立了一家名為Unearthly Materials的公司，計劃將研究成果轉(zhuǎn)化為利潤。他表示，要制造出室溫超導材料的化合物，提供更精確的材料配方，首先需要解決知識產(chǎn)權(quán)問題。

對手質(zhì)疑實驗結(jié)果來自公式生成

對于迪亞斯團隊的最新研究發(fā)現(xiàn)，業(yè)界同樣充滿爭議，褒貶不一。一些科學家認為，如果實驗數(shù)據(jù)是真實的，那將會成為一個非常重要的突破；也有一些科學家提出了尖銳的質(zhì)疑。

美國加州大學圣地亞哥分校理論物理學家豪爾赫·赫希（Jorge Hirsch）專注于“碳-硫-氫”化合物對振蕩磁場響應(yīng)的測量。在赫希看來，迪亞斯發(fā)布基礎(chǔ)原始數(shù)據(jù)時，他的分析表明這一結(jié)果是由數(shù)學公式生成的，無法在實驗中實際測量。 “他的數(shù)據(jù)太整齊了，在實驗室測量，你會得到帶有噪音的數(shù)字。”赫希表示。

作為迪亞斯的競爭對手，赫希的公開意見盡管引起同行的不滿，但也有其他人持有類似的觀點。佛羅里達大學教授詹姆斯·哈姆林（James Hamlin）也深入研究磁測量，他表示，迪亞斯的原始數(shù)據(jù)看起來更像是自已發(fā)表的數(shù)據(jù)，不像來自實驗室數(shù)據(jù)。哈姆林的證據(jù)是最新論文中的內(nèi)容有幾段曾逐字逐句地出現(xiàn)在迪亞斯2007年的博士論文中。

對于業(yè)內(nèi)同行的質(zhì)疑聲，迪亞斯教授沒有具體回應(yīng)，他表示：“我只覺得這些是來自背景的噪音，我們正努力推動科學向前發(fā)展。”

中科院物理所研究員羅會仟對第一財經(jīng)記者表示：“做高壓金屬氫化物超導通常都是先理論計算出材料的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)這個結(jié)構(gòu)才計算可能的超導電性及其臨界溫度。實驗上要直接測定材料在高壓下的組分和結(jié)構(gòu)是比較困難的一件事情。”

他指出，相較于迪亞斯教授上一篇被撤回的論文，最新的這篇論文有所進步。“最新的論文其實給出了實現(xiàn)室溫超導材料的可能結(jié)構(gòu)，上一篇文章只給出了元素組成；而且這次需要的壓力更低，無論是結(jié)構(gòu)分析還是物性測量，都要更為容易。相信在陸續(xù)的科研跟進下，很快就能得到證實或證偽。”羅會仟對第一財經(jīng)記者表示。

高溫超導材料已充分產(chǎn)業(yè)化

室溫超導作為物理學家們追求的終極目標，從可控核聚變到量子計算機，室溫超導將極大地促進科技進步，并迎來超導產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)。

受最新研究突破的提振，國內(nèi)A股市場已經(jīng)出現(xiàn)強烈反應(yīng)，3月9日，永鼎股份（600105.SH）、百利電氣（600468.SH）等超導概念股漲停，其中永鼎股份主要從事二代高溫超導材料相關(guān)領(lǐng)域帶材。

上海超導副總裁、上海交大教授洪智勇向第一財經(jīng)記者解釋稱：“在常壓下通過超低溫實現(xiàn)超導態(tài)，以及在常溫下通過超高壓強實現(xiàn)超導態(tài)，一直是超導學界的兩種技術(shù)路線，都是通過極端物理狀態(tài)（低溫或高壓）實現(xiàn)超導轉(zhuǎn)變。前一種方式（超低溫）更傾向于實際應(yīng)用，因此現(xiàn)有的超導導線都采用這種路線；后一種（需要超高壓強）更多在于理論意義探索，揭示超導導電的物理本質(zhì)。”

但他認為，迪亞斯教授最新的實驗結(jié)果，即便數(shù)據(jù)驗證為真實的，也仍然不可能做成實用化導線。“雖然最新的實驗把超高壓強從200多萬個大氣壓降到了1萬個大氣壓，但在地表大范圍，長距離的實現(xiàn)高溫超導（零下196度以上），比實現(xiàn)1萬倍大氣壓更容易、更便宜。”洪智勇向第一財經(jīng)記者解釋稱。

國內(nèi)某超導裝置上市公司負責人對第一財經(jīng)記者表示：“相比較室溫超導的實現(xiàn)，我們認為，高溫超導在未來二十年才是應(yīng)用方向。”高溫超導一般認為是超過零下196度的超導體。

據(jù)介紹，繼上海超導在國內(nèi)率先實現(xiàn)了高溫超導材料的商業(yè)化應(yīng)用以來，國內(nèi)高溫超導已經(jīng)充分實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并供應(yīng)了大量下游產(chǎn)業(yè)用戶；此外，聯(lián)創(chuàng)光電在超導感應(yīng)加熱等裝置上實現(xiàn)了量產(chǎn)。但高溫超導材料的成本相比銅線仍然高出不少，目前的高溫超導材料以稀土鋇銅氧（ReBCO）為主，未來材料方面的突破可能會使成本進一步下降。

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