院士专家共议超导前沿话题

本文转自：科技日报

◎本报记者 孙 瑜

前不久，中国科学院院士赵忠贤、陈仙辉因对高温超导材料的突破性发现和对转变温度的系统性提升所做出的开创性贡献，荣获2023年未来科学大奖——物质科学奖。

近日，腾讯新闻《一起来唠科》栏目邀请中国科学院大学卡弗里理论科学研究所所长张富春，中国科学院院士、中国科学院物理研究所研究员向涛，南京大学物理学院教授闻海虎，清华大学物理系教授王亚愚，中国科学院科学传播研究中心副主任袁岚峰共话超导前沿议题。

常压下的室温超导不存在理论障碍

超导体是在特定温度以下“电阻为零”且具有“完全抗磁性”的材料。特定温度，也称为超导临界温度。临界温度比40开尔文（零下233.15摄氏度）高的材料，被认为是高温超导体。

在190万个大气压下，十氢化镧（LaH10）可在逼近室温的260开尔文（零下13摄氏度左右）出现超导性。这也是目前超导临界温度的最高纪录。

“室温超导是超导研究者的梦。”张富春说。高温超导材料在能源、量子计算、磁悬浮交通、核聚变等领域应用广泛，但维持低温环境的成本很高。如果能实现室温超导，无疑将大大降低工业应用成本。

据不完全统计，历史上声称室温超导（接近或高于300开尔文）的次数不少于7次，都未得到证实或被学界质疑。

关于在未来我们能否找到常压下的室温超导材料这一问题，闻海虎认为，“没有任何理论否定可能会找到常压下的室温超导体，也就是说，常压下的室温超导不存在理论上的障碍。”

发现新超导体的周期在变短

室温超导在今年引发了两次震动。

3月7日，来自罗切斯特大学的兰加·迪亚斯副教授团队宣称在一种掺氮的镥氢化物中发现近常压下的室温超导。7月底，韩国一项研究声称发现全球首个室温超导材料LK-99，引发广泛讨论。

“我个人没有把这两项研究太当真，因为他们的研究没有给出严肃的证据，且研究数据处理得很不认真。”张富春表示。

“韩国的研究都没有正式在物理期刊上发表，也没有一个证据能证明LK-99是超导体。它提供的视频中，LK-99样品一端是接在磁铁上的，根本不能证明样品有抗磁性。”向涛说。在他看来，韩国团队的研究谈不上被判“死刑”，它是一个“假象”，从开始就“没活过”。

不少人相信，发现室温超导体将带来新一轮工业革命。但事实上，在超导材料的发现和应用之间，仍有不小的距离。

“核聚变领域目前应用的还是特别古老、临界温度还不到40开尔文的超导材料。”袁岚峰介绍，受成本和具体使用环境的制约，“20世纪80年代发现的铜氧化物高温超导材料，直到最近几年才在核聚变领域得到小规模使用。”

针对室温超导能不能引起一场工业革命得考虑稳定性和成本这一问题，向涛认为，如果室温超导体稳定性好，成本不高，应能带来一场工业革命。袁岚峰则认为，不宜将预期抬得过高。“即使一切按照最好的剧本发展，室温超导体成本低、稳定性好，恐怕大规模应用也得数十年。”

目前，超导研究者们正努力探索两个关键问题：一个是凝聚态物理学界“皇冠上的明珠”高温超导机理难题；另一个则是找到更多高温超导甚至室温超导体。

“过去40年的经验表明，发现新超导体的周期在变短，或者说频率在加快。”向涛估计，未来发现新高温超导材料的可能性在变大。

“有意思的是，很多新超导体是由不做超导的研究人员发现的。”王亚愚表示，希望科学界其他领域的科学家们关注超导问题。

超导研究需要热爱与坚持

“热爱”与“坚持”是与会专家对2023年未来科学大奖“物质科学奖”获奖者赵忠贤和陈仙辉最深刻的印象。

赵忠贤、陈仙辉院士对于高温超导的物理机制做了大量系统性的研究，在过去数十年内推动了高温超导领域的发展。

“赵忠贤院士大学毕业后就在做超导研究，即使在20世纪60—70年代几乎没有什么实验条件的情况下，他都没放弃过。”向涛回忆道，“陈仙辉院士也是这样。21世纪初，国家在科技方面的投入不断增加，很多做材料探索的人转行做一些短期更容易见成效的研究去了，但陈院士没有，依然专注于他的超导研究。”

“热爱和坚持是做好科学研究的根本。赵忠贤院士几十年如一日，坚持在新型高温超导材料方面工作，就体现了这一点。”闻海虎说。

王亚愚表示，赵忠贤和陈仙辉院士激励并推动了青年一代超导领域研究者的发展。“我上中学的时候，时事政治就考到中国科学家在高温超导领域取得重要突破。”他回忆，自己受到激励和影响，走上了高温超导研究道路。