#發(fā)覺溫度超導(dǎo)的科學(xué)家此前爭(zhēng)議不斷#
超導(dǎo)是一種化學(xué)現(xiàn)象，指的是在一定條件下，個(gè)別材料的阻值率忽然降為零，電壓可以無(wú)耗損地流過。倘若能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)技術(shù)，這么人類將擁有無(wú)限的清潔能源、高效的電力傳輸、強(qiáng)大的磁懸浮交通等等。
然而，要實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，一般須要極低的氣溫和極高的浮力。目前已知的最高氣溫超導(dǎo)材料，在-135℃左右才會(huì)工作。這樣的條件似乎不適宜人類生活和工業(yè)應(yīng)用。
所以，科學(xué)家們?nèi)匀粔?mèng)想著找到一種在溫度條件下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的材料，也就是所謂的“室溫超導(dǎo)”。這被覺得是數(shù)學(xué)學(xué)領(lǐng)域最難攻破的困局之一。
但是，在2020年10月14日，《自然》雜志上發(fā)表了一篇轟動(dòng)世界的論文。英國(guó)考文垂學(xué)院（of）的化學(xué)學(xué)家RangaDias及其團(tuán)隊(duì)宣稱，她們找到了一種新型絡(luò)合物材料——三元镥氮?dú)潴w系（-），在浮力下（相當(dāng)于海平面上方100公里處），可以在294K（約21℃）室溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。
這意味著，她們創(chuàng)造出了第一個(gè)真正意義上的溫度超導(dǎo)材料！這是人類歷史上最高氣溫超導(dǎo)記錄！這是一個(gè)里程碑式的突破！
Dias團(tuán)隊(duì)還提供了零內(nèi)阻、邁斯納效應(yīng)、比熱等多項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)證明她們觀察到了真正的超導(dǎo)現(xiàn)象。
這篇論文一經(jīng)發(fā)表，就造成了全球科學(xué)界和媒體界的廣泛關(guān)注和討論。好多人覺得，這是一個(gè)革命性的發(fā)覺，將開啟一個(gè)新時(shí)代。也有好多人表示懷疑和指責(zé)，覺得這個(gè)結(jié)果太過驚人和不可思議。
事實(shí)上高溫超導(dǎo)，在Dias團(tuán)隊(duì)之前高溫超導(dǎo)，早已有幾個(gè)課題組謊稱發(fā)覺了溫度或則接近溫度的超導(dǎo)現(xiàn)象。例如，2014年，西班牙馬普固體研究所（MaxforSolidState）的-等人在《自然》雜志上發(fā)表論文，宣稱她們?cè)诟×ο拢?70℃溫度下觀察到了甲烷的超導(dǎo)性。
被撤回的論文
然而，這種結(jié)果都沒有得到其他實(shí)驗(yàn)室的重復(fù)驗(yàn)證，也沒有提供足夠的數(shù)據(jù)和證據(jù)來(lái)支持她們的觀察。因而，這種研究都遭到了好多指責(zé)和批評(píng)。
而Dias團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者RangaDias本人，也是一個(gè)有著爭(zhēng)議不斷的科學(xué)家。他以前在耶魯學(xué)院與Isaac院士合作，宣稱她們?cè)?017年創(chuàng)造出了金屬氫——一種理論上可以實(shí)現(xiàn)溫度超導(dǎo)的物質(zhì)。
她們當(dāng)時(shí)在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一篇論文，導(dǎo)致了震驚。并且，在同行評(píng)議過程中，有好多專家對(duì)她們的實(shí)驗(yàn)方式、數(shù)據(jù)剖析和推論提出了嚴(yán)厲的指責(zé)。甚至有人強(qiáng)調(diào)，她們所用的金鋼石壓砧可能早已毀壞或則被污染。
后來(lái)，在2018年，《自然》雜志撤回了Dias和關(guān)于金屬氫的論文，并發(fā)布了一份申明，解釋說(shuō)：“原始數(shù)據(jù)難以獲得，但是存在其他問題。”
這件事情給Dias帶來(lái)了不小的嚴(yán)打。并且，他沒有舍棄對(duì)超導(dǎo)材料的探求。他離開耶魯學(xué)院，加入康涅狄格學(xué)院，并成立了自己的團(tuán)隊(duì)。他開始嘗試使用其他類型的三元絡(luò)合物，如碳-硫-氫（C-S-H）和氮-镥-氫（N-Lu-H），來(lái)找尋更高的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變體溫。
他的努力總算在2023年初取得了突破。他在德國(guó)數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)的3月大會(huì)上宣布，他的團(tuán)隊(duì)在浮力下，實(shí)現(xiàn)了三元絡(luò)合物（N-Lu-H）在20°C體溫下的超導(dǎo)電性。這是有史以來(lái)第一次在溫度條件下觀察到超導(dǎo)現(xiàn)象。
這一成果立刻引發(fā)了全球科學(xué)界和媒體的熱議。迪亞斯團(tuán)隊(duì)隨即將她們的論文投稿給《自然》雜志，并于3月8日成功發(fā)表。論文以《氮參雜溴化镥中近環(huán)境超導(dǎo)性的證據(jù)》為題，由-等人共同撰寫，迪亞斯兼任通信作者。
論文中表示，她們制備了一種由氫、氮和稀土金屬镥反應(yīng)所得的固體材料，能以完美的效率導(dǎo)電。在21°C和大概1GPa（1GPa=10Kbar）的壓力下，這些新合成的化合物能以零阻值的方式傳導(dǎo)電壓。
迪亞斯在報(bào)告中說(shuō)：“我們?cè)谔假|(zhì)硫絡(luò)合物中發(fā)覺的溫度超導(dǎo)性表明，三元或更大的體系可能是實(shí)現(xiàn)更高轉(zhuǎn)變體溫和在溫度條件下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)性的關(guān)鍵。”“對(duì)于實(shí)際應(yīng)拿來(lái)說(shuō)，這意味著一種新型材料體系，可以用于制造超導(dǎo)磁極、超導(dǎo)電機(jī)、超導(dǎo)電網(wǎng)、超導(dǎo)火車等。這種應(yīng)用都能急劇增強(qiáng)能源效率和性能，同時(shí)降低環(huán)境污染和成本。
迪亞斯的發(fā)覺也為理解超導(dǎo)機(jī)理提供了新的線索。他覺得，氮-镥-氫化合物中的氮原子可能起到了類似于碳原子在碳質(zhì)硫絡(luò)合物中的作用，即在晶格中產(chǎn)生“籠子”，將氫原子固定在一定的位置，因而提高了電子-聲子耦合。這一假定還須要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和理論支持。
迪亞斯表示，他希望他的研究能迸發(fā)更多的科學(xué)家探求三元或更復(fù)雜的絡(luò)合物體系，以找尋更高濕度和更低壓力下的超導(dǎo)材料。他說(shuō)：“我們相信，溫度超導(dǎo)性不是一個(gè)夢(mèng)想，而是一個(gè)可實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。”
#溫度超導(dǎo)技術(shù)為什么顛覆化學(xué)學(xué)#?