超導(dǎo)是一種神奇的化學(xué)現(xiàn)象，指?jìng)€(gè)別材料在高溫下內(nèi)阻消失，電壓可以無耗損地流動(dòng)。假如就能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，這么我們就可以制造出強(qiáng)悍的磁極、高效的輸電纜線、先進(jìn)的電子元件等等，為人類社會(huì)帶來巨大的改革。
但是，目前已知的超導(dǎo)材料都須要在極低的氣溫下能夠工作高溫超導(dǎo)，例如液氦（4K）或則液氮（77K），這樣就須要花費(fèi)大量的能源和設(shè)備來維持冷卻，限制了超導(dǎo)的廣泛應(yīng)用。為此，科學(xué)家們?nèi)匀粔?mèng)想著才能發(fā)覺或則制造出在溫度下才能超導(dǎo)的材料，也就是所謂的低溫超導(dǎo)。
低溫超導(dǎo)是一個(gè)歷史悠久而又飽含挑戰(zhàn)的研究領(lǐng)域。從1911年超導(dǎo)現(xiàn)象被發(fā)覺到1957年高溫超導(dǎo)機(jī)理被解釋，科學(xué)家們?nèi)匀挥X得超導(dǎo)只能在高溫下出現(xiàn)，且臨界氣溫不可能超過40K。直至1986年，兩位法國化學(xué)學(xué)家發(fā)覺了一種新型的銅氧化物陶瓷材料，在35K時(shí)才能超導(dǎo)，打破了傳統(tǒng)的認(rèn)知。她們因而獲得了1987年諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)。
這個(gè)發(fā)覺引起了全球范圍內(nèi)的低溫超導(dǎo)熱潮，許多科學(xué)家紛紛投入到新型超導(dǎo)材料的探求中。很快，印度華人數(shù)學(xué)學(xué)家朱經(jīng)武和中科院化學(xué)所趙忠賢等人將釔鋇銅氧化物系列材料的臨界體溫提升到了90K以上高溫超導(dǎo)，突破了液氮濕度（77K）的障礙。這意味著人們可以用更實(shí)惠和更容易獲得的液氮來制造和維持超導(dǎo)狀態(tài)，大大增加了成本和難度。
此后，又有多種新的低溫超導(dǎo)材料被發(fā)覺或則合成，例如鉈鋇鈣銅氧系、鈦鋇鈣銅氧系、鐵基化合物系等等。目前已知的最高臨界氣溫是164K，在汞鋇鈣銅氧系材料中，在高壓下實(shí)現(xiàn)。并且這種材料都有一個(gè)共同的問題，就是它們都是陶瓷類材料，不易加工成復(fù)雜的形狀和結(jié)構(gòu)，也不耐受強(qiáng)磁場(chǎng)和機(jī)械撓度。因而，它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中還面臨著好多困難和挑戰(zhàn)。
更重要的是，低溫超導(dǎo)的機(jī)理至今還沒有被完全闡明和理解。與高溫超導(dǎo)不同，低溫超導(dǎo)不能用傳統(tǒng)的BCS理論來解釋。BCS理論覺得，在高溫下，電子之間會(huì)通過聲子（晶格震動(dòng)）的介導(dǎo)而產(chǎn)生庫珀對(duì)，這種庫珀對(duì)之間的互相作用會(huì)造成內(nèi)阻消失。并且在低溫超導(dǎo)材料中，聲子的能量太低，不足以形成這樣的療效。因而，科學(xué)家們提出了許多其他的理論模型，例如共振價(jià)鍵理論、自旋波動(dòng)機(jī)制、層間耦合模型等等，企圖解釋低溫超導(dǎo)的奧秘。
#春天生活圖鑒#近些年來，低溫超導(dǎo)研究又有了一些新的進(jìn)展和突破。2014年，長春學(xué)院崔田院士通過估算預(yù)測(cè)，在200GPa高壓下，甲烷的超導(dǎo)臨界氣溫在191K至204K之間。這個(gè)結(jié)果很快被丹麥馬普所的等人通過實(shí)驗(yàn)否認(rèn)，她們獲得了臨界氣溫為203K的甲烷，干冰溫區(qū)（195K）被突破了。但是，這個(gè)結(jié)果是在高壓下形成的，實(shí)用價(jià)值不大，但還是十分激奮人心。
另一個(gè)被預(yù)言具有神奇超導(dǎo)性的材料是金屬氫。理論預(yù)測(cè)甲烷在極高的浮力下可能弄成類似金屬的導(dǎo)體，也就是金屬氫，它不僅是一種高能雷管之外，還極有可能是一種溫度超導(dǎo)體。這就是為何人們對(duì)它趨之若鶩的緣由。2017年，耶魯學(xué)院聲稱成功制造出金屬氫，但此后又說樣品遺失了。目前金屬氫的存在性還沒有得到公認(rèn)。
2018年，MIT麻省理工大學(xué)博士曹原三天之內(nèi)在刊物上連續(xù)發(fā)表兩篇文章，闡述了單層石墨烯在重疊角度為1.1°時(shí)，會(huì)形成超導(dǎo)現(xiàn)象。其實(shí)其臨界氣溫只有1.7K，但這是首次發(fā)覺超導(dǎo)行為與結(jié)構(gòu)這么非常的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這一發(fā)覺開辟了超導(dǎo)化學(xué)乃至匯聚態(tài)化學(xué)研究的新方向。
2020年，考文垂學(xué)院的朗加·迪亞斯（RangaDias）團(tuán)隊(duì)合成了含碳甲烷系統(tǒng)（），在267±10GPa的壓力下，最大臨界氣溫達(dá)到287.7±1.2K（約15℃），致使超導(dǎo)臨界氣溫首次達(dá)到溫度。但是這篇論文后來受到了刊物撤稿。
2023年，該團(tuán)隊(duì)聲稱在一種由氫、氮、镥組成的材料中實(shí)現(xiàn)了溫度超導(dǎo)，且壓力相對(duì)較低，約（約大氣壓力的10000倍），遠(yuǎn)高于在溫度工作的超導(dǎo)一般所須要的數(shù)百萬個(gè)大氣壓。這一成果導(dǎo)致了全球科學(xué)界和媒體的關(guān)注和討論。
其實(shí)，低溫超導(dǎo)是一個(gè)飽含潛力和挑戰(zhàn)的領(lǐng)域，它涉及到物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的深刻規(guī)律和機(jī)制，也有著寬廣的應(yīng)用前景和社會(huì)價(jià)值。假如才能真正實(shí)現(xiàn)低溫超導(dǎo)，并將其應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，這么人類社會(huì)將會(huì)發(fā)生翻天覆地的變化。我們可以想像一下，假如有了低溫超導(dǎo)，我們就可以：
其實(shí)，這種都是理想化的構(gòu)想，要實(shí)現(xiàn)它們還須要克服好多困難和挑戰(zhàn)。低溫超導(dǎo)的理論基礎(chǔ)還不健全，材料的制備和加工還不成熟，應(yīng)用的技術(shù)和設(shè)備還不健全。并且，正是這種困難和挑戰(zhàn)迸發(fā)了科學(xué)家們不斷探求和創(chuàng)新的動(dòng)力和熱情。我們相信，在不久的將來，低溫超導(dǎo)將會(huì)從實(shí)驗(yàn)室邁向現(xiàn)實(shí)，為人類帶來更美好的未來。