物理學家認為他們已經實現了他們學科中最令人夢寐以求的目標之一：創造出一種在接近室溫下工作的超導材料。
證據仍然是初步的，並且帶有一個主要的注意事項。到目前為止，該材料僅在約200吉帕斯卡（或200萬個大氣壓）的壓力下製成。
但如果得到證實，這項壯舉將是首次在0攝氏度以上實現超導的例子，一些物理學家表示，這項工作可能是超導研究的一個里程碑，研究人員希望超導有一天能使電力的產生、傳輸和使用效率大大提高。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。
“長期以來的夢想”
“這項觀察非常驚人，”中國長春吉林大學的物理學家馬燕鳴說，儘管他提醒說這項工作仍處於早期階段。自從一個多世紀前發現超導性以來，達到室溫一直是“長期以來的夢想”，馬燕鳴說。
華盛頓特區喬治·華盛頓大學的地球物理學家拉塞爾·海姆利在8月份的一次會議上首次宣佈了這項壯舉的證據。他的團隊現在正在《物理評論快報》上發表研究結果。
作者報告說，在他們合成的一種材料中，即鑭的“超氫化物”LaH10（一種含有大量氫的化合物）中，他們在7攝氏度時觀察到電阻突然下降。這種下降是相變到超導性的標誌，當材料冷卻到低於閾值溫度時發生。“我們非常有信心我們看到了轉變，”海姆利說。
在0攝氏度以上實現超導性沒有特別的物理意義，但它“在心理上非常重要”，德國美因茨馬克斯·普朗克化學研究所的物理學家米哈伊爾·埃雷梅茨說。2014年，埃雷梅茨的團隊表明，另一種氫化合物——硫化氫——在當時創紀錄的超導高溫-83°C下變成了超導體。
創紀錄的高溫
在他們的實驗中，海姆利和他的合作者將一個金剛石壓砧放入伊利諾伊州芝加哥郊外阿貢國家實驗室的同步加速器光束線中。他們使用壓砧的金剛石尖端將微小的鑭和氫樣品擠壓到高達200吉帕斯卡的壓力。接下來，他們暫時加熱化合物，並觀察其結構隨其導電特性的變化，並使用X射線衍射監測該過程。
研究人員產生了一種新的結構——LaH10——他們團隊和其他團隊（包括馬燕鳴的團隊）之前的模擬表明，這種結構在非常高的溫度下將是超導的。
他們讓它冷卻——同時保持高壓——並測量了它的電子特性。在某些條件下，他們看到電阻在280開爾文，即約7攝氏度的溫度下下降。
海姆利的論文中提出的證據尚未說服埃雷梅茨。他自己在實驗室進行的後續實驗表明，該材料的轉變溫度並沒有高達7攝氏度，儘管它仍然達到了令人印象深刻的-23攝氏度。
海姆利說，在尚未發表的後續工作中，他的團隊檢測到了超導性的另一個重要跡象：該材料排斥了自身存在的磁場。這種現象被認為是超導性的黃金標準證據，如果得到證實，可能會最終確定該團隊的主張。
僅僅是開始
海姆利團隊製造的鑭超氫化物和埃雷梅茨在2015年研究的硫化氫等化合物是常規超導體，這意味著自20世紀50年代以來，它們的物理特性已被充分理解。幾十年來，人們一直在預測具有室溫轉變的常規超導體，但直到最近，這些預測才開始在實驗室中進行測試。
自20世紀80年代以來發現的更奇異的超導體，直到最近才擁有創紀錄的轉變溫度，但尚未實現室溫超導，並且它們的理論基礎尚不清楚。
海姆利說，他相信存在其他材料——甚至超出模擬中探索的材料——具有更高的轉變溫度。
他還補充說，他團隊的實驗可以為如何開發在不太極端的壓力下可能具有類似電子特性的材料提供線索。“這僅僅是超導新時代的開始，”海姆利說。
本文經許可轉載，並於2018年12月19日首次發表。