首个室温超导体让科学家们兴奋不已

科学家们创造了一种神秘的材料，它在高达15 °C的温度下似乎没有任何电阻地导电，这是超导的新记录，这一现象通常与非常低的温度有关。人们对这种材料本身知之甚少，但它显示了2015年发现的一类超导体的潜力。

然而，超导体有一个严重的限制：它只能在接近地球中心的极高压力下存活，这意味着它不会立即有任何实际应用。尽管如此，物理学家希望它能为零电阻材料的开发铺平道路，这种材料可以在较低的压力下发挥作用。

超导体有许多技术应用，从磁共振成像机到手机发射塔，研究人员正开始在风力涡轮机的高性能发电机中进行试验。但由于需要庞大的低温设备，它们的用途仍然受到限制。普通超导体在大气压下工作，但前提是它们必须保持非常低的温度。即使是最尖端的铜基陶瓷材料也只能工作在133K(−140 °C)以下。在室温下工作的超导体可能会产生重大的技术影响，例如在运行更快而不过热的电子产品中。

德国美因茨马克斯·普朗克化学研究所(Max Planck Institute For Chemical)的物理学家米哈伊尔·埃雷姆茨(Mikhail Erets)表示，10月14日发表在《自然》(Nature)杂志上的这项最新研究似乎提供了令人信服的高温导电性证据-尽管他补充说，他希望从实验中看到更多“原始数据”。他补充说，这证明了他在2015年开始的一系列工作是正确的，当时他的团队报告了第一个高压高温超导体-一种氢和硫的化合物，电阻高达−70 °C。

2018年，一种由氢和镧组成的高压化合物在−13 °C被证实是超导的，但最新的结果标志着这种超导电性首次出现在三种元素而不是两种元素的化合物中-这种材料是由碳、硫和氢组成的。研究合著者、拉斯维加斯内华达大学物理学家阿什坎·萨拉马特(Ashkan Salamat)表示，添加第三种元素大大拓宽了未来寻找新超导体的实验中可以包括的组合。他说，“我们开辟了一个全新的勘探领域”。

伊利诺伊州莱蒙特阿贡国家实验室的高压材料科学家马德里·索马亚祖鲁(Maddury Somayazulu)说，在高压但不是极端压力下超导的材料可能已经投入使用。他说，这项研究表明，通过“明智地选择超导体中的第三和第四种元素”，原则上可以降低超导体的运行压力。

这项工作也证实了纽约州伊萨卡市康奈尔大学的理论物理学家尼尔·阿什克罗夫特几十年来的预测，即富氢材料可能在比人们认为可能的温度高得多的温度下超导。索马亚祖鲁说：“我认为，在高压社区之外，很少有人把他当回事。”

纽约罗切斯特大学(University Of Rochester)的物理学家兰加·迪亚斯(Ranga Dias)与萨拉马特(Salamat)和其他合作者一起，将碳、氢和硫的混合物放入了他们在两颗钻石尖端之间雕刻的一个微小的壁龛中。然后，他们用激光在样品中引发化学反应，并观察晶体的形成。当他们降低实验温度时，流经材料的电流电阻降到零，这表明样品已经变成超导。然后他们增加了压力，发现这种转变发生在越来越高的温度下。他们的最好结果是在267千兆帕斯卡下的转变温度为287.7开尔文-相当于海平面大气压的260万倍。

研究人员还发现了一些证据，表明晶体在转变温度时排出了磁场，这是超导电性的关键测试。但研究人员警告说，关于这种材料的大部分内容仍不清楚。“有很多事情要做，”埃雷姆茨说。甚至连晶体的确切结构和化学式都还不清楚。萨拉马特说：“当你施加更高的压力时，样本量就会变小。”“这就是使这些类型的测量真正具有挑战性的原因。”

由氢和另一种元素组成的高压超导体是众所周知的。纽约州立大学布法罗分校的计算化学家伊娃·祖雷克(Eva Zurek)说，研究人员已经对碳、氢和硫的高压混合物进行了计算机模拟。但她说，这些研究不能解释迪亚斯研究小组看到的异常高的超导温度。她说：“我相信，在这篇手稿发表后，许多理论和实验小组都会跳到这个问题上来。”