近 30 年來，對室溫超導體的探索一直集中在被稱為銅酸鹽的奇異材料上，這種材料可以在高達 164 開爾文或 –109 ˚C 的溫度下無能量損失地傳輸電流。但科學家表示，他們已經使用常見的分子硫化氫打破了這一記錄。研究人員表示，當他們將少量該材料置於接近地球核心內部的壓力下時，它在 190 K (–83 ˚C) 時具有超導性。
“如果結果得到重現，那將是相當令人震驚的，”新澤西州普林斯頓大學的固態化學家羅伯特·卡瓦說。“這將是一項歷史性的發現。”
根據已建立的超導理論——以其建立者約翰·巴丁、利昂·庫珀和羅伯特·施裡弗的姓氏命名為 BCS 理論——晶體原子中的振動可以導致電子形成“庫珀對”，從而可以在晶體中無電阻地流動。BCS 理論是在 20 世紀 50 年代發展起來的，但大多數物理學家認為它無法解釋銅酸鹽中的超導性，銅酸鹽的超導性是1986 年發現的，也無法解釋 鐵基超導體，鐵基超導體是 2006 年發現的。
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科學家們希望 BCS 理論能夠指導尋找其他型別的高溫超導體，特別是在含有氫等輕元素的材料中。這些元素會產生更快速的振動，從而在電子對之間產生更強的鍵。
最新的研究建立在紐約州伊薩卡康奈爾大學的物理學家尼爾·阿什克羅夫特對氫化合物的超導潛力的研究基礎上。更具體地說，它研究了中國物理學家小組最近的一項理論預測，即在暴露於 160 萬個大氣壓的壓力下，硫化氫應保持超導性直至約 80 K。如此高的壓力將庫珀對中的電子擠壓在一起，並使它們不太可能被熱波動破壞。
德國美因茨馬克斯·普朗克化學研究所的米哈伊爾·埃雷梅茨和他的同事們將一塊直徑約百分之一毫米的硫化氫樣品放在兩個金剛石壓砧的尖端之間，然後使用電極測量材料的電阻率如何隨著他們將系統冷卻至絕對零度而變化。他們發現，在 180 萬個大氣壓的壓力下，電阻率在大約 190 K 時突然下降，這表明發生了向超導性的轉變。
研究人員將這種高於預期的“臨界”溫度歸因於硫化氫分解成含有相對較多氫原子的分子。他們說，預計這些分子將保持超導性直至該溫度。
研究人員報告了幾項證據來支援他們關於高溫超導性的主張，包括當他們用較重的硫化氘代替硫化氫時，觀察到較低的轉變溫度 (90 K)。他們指出，較重的原子會透過減慢晶體振動來阻礙超導性。該團隊於 12 月 1 日將結果釋出在 arXiv 線上儲存庫上。
如果得到其他小組的證實，這一結果將代表透過電子和晶體振動之間的相互作用可獲得的臨界溫度的巨大提高。目前的記錄（在二硼化鎂中）為 39 K。至於埃雷梅茨和他的同事們是否建立了一個強有力的案例，“我看不出論文中有什麼明顯的錯誤，其他讀過它的人也看不出來，”加利福尼亞州聖何塞 W2agz Technologies 的凝聚態物理學家兼負責人保羅·格蘭特說。他補充說，這項工作“在超導界引起了轟動”。
弗吉尼亞州諾福克市老道明大學的理論家亞歷山大·古列維奇也認為，這些結果將代表“超導研究的重大突破”，但目前仍持謹慎態度。他說，作者尚未證明超導性的標誌之一，即邁斯納效應，即材料在冷卻到超導態時“排出”磁力線。“我確實希望這項工作將刺激其他小組迅速重複這個實驗，”他補充道。
至於這項工作的實際效用，埃雷梅茨和他的同事們表示，現在可能在其他含氫材料中找到高臨界溫度，例如碳基富勒烯或芳香烴。他們說，這些材料可以透過混合少量其他元素而不是施加高壓來轉化為超導體。然而，卡瓦警告說，現在考慮可能的應用還為時過早。“對於其他氫化物，這種現象是否會在環境壓力下發生，最好不要對此進行推測，”他說。
本文經許可轉載，並於 2014 年 12 月 12 日首次發表。