零下23℃！美德科学家刷新超导材料最高临界温度

5月24日，记者了解到，在最新一期《自然》杂志上，美德两国科学家组成的研究小组发表论文称，他们实验证实，高压下的氢化镧在250K（K代表绝对温标开尔文，250K大约为-23℃）下中具有超导性。而250K，是迄今为止超导材料中已证实的最高临界温度。

超导材料能无损耗传输电能，但其应用却因超导态严苛的低温要求而受限。因此，实现室温超导成为科学家的重要目标，如今他们离这一目标越来越近。

超导材料，是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。

超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起，就向人类展示了诱人的应用前景。但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约，这首先是它的临界参量，其次还有材料制作的工艺等问题(例如脆性的超导陶瓷如何制成柔细的线材就有一系列工艺问题)。到80年代，超导材料的应用主要有:①利用材料的超导电性可制作磁体，应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等;可制作电力电缆，用于大容量输电(功率可达10000MVA);可制作通信电缆和天线，其性能优于常规材料。②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件，其运算速度比高性能集成电路的快10——20倍，功耗只有四分之一。

过去的一个世纪里，科学家一直在寻找能在室温下具有超导性的材料，随着越来越多的超导材料被发现，最高临界温度的纪录也在不断刷新，逐步向室温目标迈进。在2018年，两个独立研究小组几乎同时报告称，压缩的氢化镧化合物可能在更高的温度下表现出超导性，其临界温度范围从215K—280K不等。这一理论预测在当时引起了广泛关注。

此次，美德两国研究人员通过实验验证了这一理论预测。他们使用一种被称为金刚石压腔的设备，利用两颗金刚石挤压一小块儿镧样品，使其在170吉帕的高压下转化为氢化镧化合物——LaH10，然后用X射线探测其结构和成分。研究人员观察到LaH10具有零电阻、在外加磁场作用下临界温度会降低、同位素效应（临界温度依赖于同位素质量的现象）这3个超导材料特征，但因样本量太小而无法对超导材料的另一个重要特征——迈斯纳效应（一种超导体对磁场的排斥现象）进行观测。他们表示，其所观察到的3个特征已可以证明，在250K的温度下，氢化镧在超过100万倍地球大气压下会变成超导物质。

250K，是目前人类高温超导的最新纪录，比此前的最高临界温度增加了50K左右。研究人员称，这是向实现室温超导目标迈出的令人鼓舞的一步。而同期《自然》杂志上刊发的评论文章则指出，这一研究结果表明，科学家对超导材料的研究可能进入了一个新阶段，开始从靠经验规则、直觉或运气发现超导体向由具体理论预测指导研究过渡。

百年时间里，人类已实现数万种材料的超导，但室温超导一直还是“终极目标”。这是因为，目前大多数超导体仍然仅在接近绝对零度的温度下工作。其意味着实际应用中需要依赖昂贵的低温液体——例如液氦等来维持低温环境。也因此超导应用的成本急剧增加，甚至维持低温的成本，都要远超材料本身的价值。如今诞生的又一全新纪录，标志着科学家实现室温超导的步伐正在加快，也代表着我们距离跨入无电力损耗的全新时代更进了一步。