常温超导纪录被刷新,科学家迈出关键一步

2026-07-08 | 来源: 煎蛋网 | 转到微信 | 有0人参与评论 | 字体: 放大缩小 | 收藏 | 打印

超导材料有望彻底改变电子产业，前提是它们别那么挑剔。要让材料进入超导态，也就是让电流完全无阻力地流动，通常需要极低温，或者极高压，或者两者兼具。这意味着，本可在现实中获得的种种好处，比如能瞬时充电的电动车，会被一台低温冷冻机或者一颗金刚石压砧抵消掉。

如今，科学家朝着能在接近日常温度和压力下工作的超导材料又迈近了一步。一支由休斯敦大学物理学家领衔的团队刚刚刷新了常压超导的温度纪录，创下有史以来常压下的最高数值。

这个温度听起来并不高，零下122.15摄氏度，但比起通常要求的刚过绝对零度(零下273.15摄氏度)，已经相当温暖。新纪录还打破了超导研究界长达数十年的僵局，把温度抬高了二十多摄氏度。

美国阿贡国家实验室的物理学家Hua Zhou表示，这是迈向常温和常压实用超导材料的一大步。由于这种材料在常压下仍能超导，科学家可以用常见的仪器研究它，并开始开发能在日常条件下运行的技术。

这种材料属于铜氧化物超导体，由铜氧化物层与其他金属氧化物层交替构成，本案中的其他金属是汞、钡和钙。这一配方被称为Hg1223，自1993年起就保持着常压最高温超导体的纪录，当时的温度是零下140.15摄氏度。

为了提高这个数字，研究团队对这种材料做了一道叫作加压淬火的工序。先把Hg1223放进金刚石压砧，加压到30吉帕，这差不多是海平面气压的30万倍。但这股挤压只是暂时的，随后压力被极快地释放，使材料进入亚稳态，也就是在不维持极端压力的情况下，保留一部分量子特性。

最知名的亚稳态材料也许正戴在你手上。钻石不过是地球深处经历极端压力的碳，但被带到地表后依然保持新的结构。材料在高压下，原子被压得更近，形成新排列。缓慢释放压力，原子会松弛回原本结构；快速释放则会诱发材料中出现微小缺陷。正是这些缺陷，让Hg1223在更高温度下仍保持超导，即便压力已回到常压。

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材料的超能力由阿贡的先进光子源确认，那是一台强大的X射线激光，能精确监测材料微观层面的变化。

Hg1223并不是有史以来最温暖超导体。这项荣誉属于氢化镧，它一直保持超导到零下13.15摄氏度，那是你家冰箱冷冻室就能达到的温度。不过你在家做不到的是190吉帕的碾压式高压，相当于地球外核的压力。这是一个权衡，相比之下Hg1223的30吉帕显得温和从容。

长远的希望是，将来或许根本不需要这种权衡。常温常压超导能给电网级储能与输送、电动车乃至磁悬浮带来巨大好处。这些应用当然还遥不可及，但每迈出一步，我们就靠近一点。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上，为后续探索常压高温超导打下了新的基础。