深度解读 | 室温超导，一个革命性突破还是又一场骗局？_1gpa=多少个大气压

2023年3月8日，世界顶级杂志《Nature》发表罗彻斯特大学的Ranga Dias团队论文。该论文他们团队研发的由氢、氮、镥三种元素组成的三元相超导体材料，在大约1GPa (相当于约1万个大气压)下可以实现约294K (约21℃) 的室温超导电性。

由于这一发现可能颠覆多个传统行业，给人类科学文明带来巨大改变，一时间全球科技圈为之震动。

值得注意的是，同一个团队就同一个课题在2020年的《Nature》发表的论文与去年遭遇撤稿。该论文目前为止已被国际同行引用632次！

 

高调新闻发布

2023年3月11日，《Nature》论文发布的第3天，Dias博士出席在拉斯维加斯举行的美国物理学会现场，做了题为Observation of Room Temperature Superconductivity in Hydride at Near Ambient Pressure（近环境压强下观测到的金属氢化物室温超导现象）的报告。

因为他的到来，这场讲座被围的水泄不通，安保人员不得不提前阻止更多人进场。Ranga Dias在大会上宣称：近环境压强下可应用于实际的超导技术已经出现。

美国物理学会（American Physical Society，APS）成立于1899年，是世界第二大物理学组织，并发表以上十余种科学期刊，每年举办20多项科学会议。在3月7日拉斯维加斯举办的2023年美国物理学会（APS March Meeting）上，美国罗切斯特大学的物理学家Ranga Dias及其团队在会议上报告里程碑式突破，在“近常温”下实现了室温超导。

在现场，包括高温超导先驱朱经武教授，以及此前一直在质疑室温超导的日内瓦大学凝聚态物理学家Dirk van der Marel。

以下是Dias报告摘要的中文翻译：

超导电性是自然界中最深奥的现象之一。然而，由于需要极低的温度，这种难以捉摸的量子态尚未引起科学界的革命。因此，自从翁纳斯（Kamerlingh Onnes）在一个多世纪前首次在4.2开尔文的汞元素中观察到超导电性以来，近环境压强超导成为科学界最追求的目标之一。在过去的十年里，高压技术主宰了高温超导的探索。领先的路线是通过“化学预压缩”下的氢合金来实现，稀土氢化物LaH10和YH9展示出的超导临界转变温度(Tc)已接近水的冰点。我们在碳硫氢化物（C-S-H）中发现了室温超导电性（注：该工作已被Nature撤稿），并强调三元或更高的体系可能是较高Tc和近环境压强超导的关键。在这里，我们报告了一种新材料在近环境压强条件下表现出超导电性的最新进展。这些化合物是在高温高压条件下合成的，并在压缩路径上考察其完全可恢复的材料及超导性能。有了这些材料，近环境压强超导和应用技术的黎明已经到来，现在打开了通过“材料设计”定制极端条件下氢化物的直接途径。

重塑21世纪的革命性技术

超导材料不仅在临界温度下具有零电阻特性，而且在一定的条件下还具备完全抗磁性和宏观量子效应等常规导体所不具备的特性，这些性质使超导体能够实现大电流传输、获得强磁场、实现磁悬浮、检测微弱磁场信号等多种应用。因此，其被广泛应用于电子通信、电力能源、交通运输、国防军事、医疗器械等诸多领域。

Ranga Dias在2020年曾发表类似论文称，在260万个大气压下，成功创造出了临界温度约为15℃的室温超导材料，但这篇论文后来被《自然》杂志撤稿。

对此，Ranga Dias近日在对媒体的回信中表示，“首先，这项工作在我们的罗彻斯特大学实验室和其他实验室都重复了好几次，并有第三方观察和独立的工作验证；其次，我们的论文已经经过了同行审议，并符合该出版物的严格标准；最后，我们还重新提交了2020年的论文供《自然》杂志再次审议，因为《自然》杂志编辑当时提出的问题对实验数据的质量或我们得出的结论没有影响。我们也对2020年当时工作和实验的质量充满信心。”

Ranga Dias称：“这种新的室温超导材料将改变整个超导行业，将使得一系列技术成为可能，并将改变我们使用、存储和传输能源的方式，更不用说在计算、交通和医疗设备中的更多种应用了。我们认为这将是一项重塑21世纪的革命性技术。”

但他同时也承认，要将其团队室温超导新材料的发现应用到任何规模的现实世界中，还需要几年的艰苦工作。

科学家呼吁保持“淡定”

中国科学院物理研究所3月10日举行的“1GPa压力下的室温超导现象的解读会”上，研究人员从实验的角度对Ranga Dias团队实验结果的部分细节存在一些疑问。

例如，在另一轮电阻测量结果中，有一样品没有达到零电阻，作者解释该结果是由于测量仪器漂移，采用函数拟合再减去220k以下的背底，得到零电阻。“一般而言，仪器漂移是很少见的，我在实验中暂时没有见过。”中科院研究人员说。

“接近室温的超导体颜色不同于已知超导体，竟然是粉色，与通常看到的超导体具有的黑色和褐色等完全不同。”中科院研究人员称，如果其颜色是样品的本色，说明即使将来其他研究组可以从实验上证实其超导电性，这种超导体也应该不是以前所知道的超导体。

“我太惊讶了，昨天接到了不认识的两个金融界的人士的电话，问可不可以投资或是否有企业在国内做这个事情。作为超导研究的学者，我觉得我们肩负重担。”中科院研究人员表示。

实验结果验证方面，可能需要几周或者一两个月的时间，或将有实验室能完成对这项工作的验证。“如果这个工作被证实是可重复的，是真的，那确实对超导界会有比较大的冲击。不过，一种超导材料要想被应用，临界温度、临界磁场和临界电流密度都很重要，三个参数都要高，才能具备大规模应用的基础。所以，并不是找到了一种室温超导体，就马上能用了，就立刻带来技术革命、能源革命，现在还远远到不了这个地步。”中科院研究人员说。

上市公司回应

而资本市场更是闻风而动。股民开始深夜学习室温超导技术，分析师也半夜开会研究。近日，室温超导概念股大涨，多支相关股票一度涨停。

3月10日晚间，百利电气发布股票异动公告称，公司关注到室温超导热点概念。公司主营业务为输配电及控制设备、电线电缆及泵。公司不涉及“室温超导”相关业务，也未开展相关研发和投入。公司下属控股子公司北京英纳超导技术有限公司从事铋系高温超导线材的研发生产，与“室温超导”无关。2021年度，北京英纳超导技术有限公司营业收入8.76万元，实现净利润-601.45万元。目前收入金额小，处于亏损状态，不会对公司业绩产生重大影响。

此前，永鼎股份也在3月9日晚间公告称，公司主营业务为通信科技、海外电力工程、汽车线束及超导电力，不涉及“室温超导”相关业务，也未开展相关研发和投入。

据去年9月发布的投资者关系活动记录表，永鼎股份称，高温超导发展进入加速期，关键应用领域方面取得多项重要进展。公司2021年报显示，超导产业是公司的战略性长期发展方向之一，是公司坚持了十多年的基础科学领域的重要创新研发项目。公司已具备小批量的生产能力，且已开始向用户提供性能指标优良的超导带材。但目前超导带材的制备成本仍然较高，商业化可能较预期迟滞，有可能导致公司达成目标的不确定性。

什么是室温超导？

室温超导体又称常温超导体（Room-temperature superconductor），是指可以在高于0°C的温度有超导现象的材料。相较于其他的超导体，室温超导体的条件是日常较容易达到的工作条件。截至2020年，最高温的超导体是超高压的含碳硫化氢系统，压力267 GPa，其临界温度为+15°C。

在一般大气压力下的最高温超导体是高温超导体铜氧化物（cuprates），在138 K（−135 °C）的温度下有超导现象。

以往有许多的研究者曾怀疑室温超导体是否可能实现，不过超导的温度一再提高，其中也有许多是以往没有预期到，或是以往认为不可能的温度。

早在1950年代就有人提出在“接近室温”下出现的超导现象。若可以找到室温超导体，“在技术上非常的重要，例如可以解决全世界的能源问题，可以开发速度更快的电脑，可以用在先进的储存装置，超灵敏的感测器，以及许多其他的可能性。”

我们都知道，在日常生活中，电流通过金属线时会遇到电阻，从而产生热量和能量损耗。如果有一种材料能够在不需要冷却的情况下完全消除电阻，那么就可以实现无损耗、高效率、高速度的电力传输和信息处理。这种材料就是所谓的室温超导体。

 超导的零电阻效应和迈斯纳效应(完全抗磁性)

超导是指某些材料在低于特定临界温度（Tc）时，电阻突然降为零，并且具有抵抗外部磁场穿透的性质（迈斯纳效应）。这种奇妙的物理现象最早于 1911 年被荷兰物理学家昂内斯发现，并引起了科学界的广泛关注和探索。

然而，在过去一个多世纪里，人类发现或制造出来的所有超导体都需要在极低温度下才能工作。例如，铜氧化物高温超导体（cuprate high-temperature superconductors）虽然被称为“高温”，但其 Tc 也只有 -135°C 左右。要达到这样的低温条件需要使用昂贵而复杂的制冷设备，因此大大限制了超导技术在工业和民用领域中的应用。

因此，科学家们一直梦想着找到或创造出一种真正意义上的室温超导体——即在常压常温条件下就能表现出零电阻和完美抗磁性质的材料。如果实现了这样一个目标，那么将会开启一个新时代——无论是节省能源、提升效率、降低成本、还是创造新型功能、拓展新领域、促进新发展，都将带来革命性的变化和影响。

 典型超导材料发现的年代和临界温度

例如，在电力系统方面，如果使用室温超导线路代替普通金属线路，则可以大幅减少输送过程中产生的热量和能量损耗，从而提高电力供应的可靠性和安全性，降低电力成本和碳排放，甚至实现远距离、大容量的超导输电网。在交通运输方面，如果使用室温超导体制造出磁悬浮列车，则可以实现高速、低噪音、低摩擦、低维护的运行模式，从而提升运输效率和舒适度，缓解交通拥堵和污染问题。在医疗健康方面，如果使用室温超导体开发出更先进的核磁共振成像（MRI）设备，则可以实现更高分辨率、更低辐射、更广泛应用的诊断技术，从而提升医疗水平和质量。在科学研究方面，如果使用室温超导体构建出更强大的粒子加速器和天文望远镜，则可以实现更深入地探索物质结构和宇宙奥秘，从而拓展人类知识的边界。

除了这些已经被广泛讨论和期待的领域外，室温超导还可能为我们带来一些意想不到的惊喜和创新。例如，在量子计算方面，如果使用室温超导体制造出量子比特（qubit），则可以实现无需冷却就能保持量子相干性的条件，从而大幅降低了量子计算机的复杂度和成本，并提高了其稳定性和可扩展性。在通信技术方面，如果使用室温超导体开发出新型天线或微波器件，则可以实现无损耗、高灵敏度、高带宽、高速率的信号传输和处理，从而为 5G 甚至 6G 网络奠定基础。在军事防御方面，如果使用室温超导体设计出新型雷达或激光武器，则可以实现无干扰、高精度、高威力、高效率的探测和攻击能力，从而增强国家安全。

高温超导的直接意义是降低输电损耗

如果这项研究成果真实可靠，将意味着，科学家追寻80多年的室温超导梦想变成了现实。随之而来的是这一成果将改变人类各方面的生活，不亚于高锟1966年发表的《光频率介质纤维表面波导》的论文。后者开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理，后来成就了今天的互联网。

光纤之父高锟

超导是指电流可以在材料中零电阻通过，但是温度阻止了这种情况。因此，超导是指在某一温度下电阻为零。这也意味着，超导不仅仅具有零电阻的特性，还有完全抗磁性，可以让超导体在传输电流的过程中几乎没有能量耗损，每平方厘米横截面积的超导材料上能承载更强的电流，而一般常规材料在导电过程中会消耗大量能量。

如果在不同温度下实现超导，就可以应用于人们生活的方方面面，而目前部分环境和产业已经实现这一目标。比如，超导可以应用到磁悬浮列车、核磁共振成像、超导电缆、量子计算机、手机基站接收信号系统、超导滤波器等。

其中，电在今天的人类生活中最实用。如果超导材料成熟并应用，可以极大降低输电过程的损耗。

现在的输电线是铜或铝导线，而且采用的通常是远距离输送，仅在中国每年的输电损耗就是15%，约1000亿度。但是，如果利用超导材料制成输电线，以稳定的零电阻超导态远距离输电，理论上几乎可以把损耗降到零，哪怕是电损降低到1%，也将极大有利于产电和节能，减少用于发电的污染能源。

反对者观点：该实验根本就是假的

有反驳观点认为，Ranga Dias团队无法复现在2020年C-S-H体系论文的成果，在短短一年时间又提出了一个更令人震惊的成果，属实让人难以信服。

Ranga Dias团队判断超导性用的是比较公认的磁化率数据。(材料进入超导态的两个依据:磁化率在某种条件下突变为-1，具备完全抗磁性;电阻突然消失，具备绝对0电阻)。上次Ranga Dias团队被撤稿的原因就是他的磁化率数据处理问题。

《Nature 》的撤稿说法是，他在消除噪音时候用的自定义方法。一般情况下的处理方法是，用原来的数据减去消除噪声后的数据，得到的就是被消除掉的噪声数据，因为噪声无规律，所以数据结果应该是无规律的。但是他的噪声数据非常有规律，噪声点的间距几乎全部呈现为0.16555的整数倍。所以就被怀疑其实是利用噪声数据作假图，今天这个图和视频也没给相应的回应。

感觉基本就相当于，用一个外部设置了加力磁场的单摆做出了无衰减摆动实验，声称我做出了永动机。他被怀疑用某种方法处理数据，能让处理过的数据看起来是超导体的数据。如果是这样，那他的研究成果可能不是超导体，而是某种必然输出超导体数据结果的美化数据方法。换个类比方式，我写了一段代码，不管输入啥，总能输出“天下第一美人”六个字。然后昭告天下说，我发现了天下第一美人。

而且，该团队既不对批评者进行数据辩驳，也不允许现场提问环节。也不知道后续《Nature》会不会再次撤稿？

如果真的能研究出“室温超导”材料，那确实是颠覆性的意义。在这前提下，可以在无需冷却的条件下实现高效率的电能传输、存储和转换，从而节省大量的能源和成本。此外，室温超导材料还可以用于制造强大的磁体、传感器、开关、滤波器等设备，为物理学、化学、生物学等科学领域提供更先进的实验手段和工具。例如，利用室温超导材料可以构建更强大的粒子加速器、核聚变反应堆、量子计算机等设施。室温超导材料的实现，有可能引发第四次工业革命。

Dias本人的回应 

北京时间3月9日凌晨，该研究的主要作者及论文主讲人、罗彻斯特大学机械工程系和物理与天文系助理教授Ranga Dias (兰加·迪亚斯) 通过邮件接受了《每日经济新闻》记者的独家专访。

在专访中，迪亚斯博士对其团队此次的全新发现充满信心，他认为这将是一项重塑21世纪的革命性技术。不过他同时还指出，“要将我们对室温超导新材料的发现应用到任何规模的现实世界中，还需要几年的艰苦工作。”

专访内容如下：

NBD：您的团队此次发现的这种新材料的可靠性如何？它与您的团队此前发现的一种硫和氢的化合物在超导方面有何不同？

兰加·迪亚斯：关于我们实验工作的细节现在已经可以在《自然》杂志上找到。我们对这种新材料和实现（室温）超导所需工艺感到非常兴奋。当然，要开发理论上可行的技术和应用，还需要做更多的工作。

NBD：您的团队在2020年发表的一篇类似论文，称在260万个大气压下，成功创造出了临界温度约为15℃的室温超导材料，但这篇论文后来被《自然》撤稿。您对这次您的团队宣布的新材料通过审查有足够的信心吗？

兰加·迪亚斯：我们这次有信心，原因有以下几个：首先，这项工作在我们的罗彻斯特大学实验室和其他实验室都重复了好几次，并有第三方观察和独立的工作验证；其次，我们的论文已经经过了同行审议，并符合该出版物的严格标准；最后，我们还重新提交了2020年的论文供《自然》杂志再次审议，因为《自然》杂志编辑当时提出的问题对实验数据的质量或我们得出的结论没有影响。我们也对2020年当时工作和实验的质量充满信心。

NBD：如果您的团队此次发现的室温超导材料最终通过了审查，那么这对全球超导行业来说意味着什么？这将如何重塑超导行业？这对全世界来说又意味着什么？

兰加·迪亚斯：这种新的室温超导材料将改变整个超导行业，这将使得一系列技术成为可能，这些技术将改变我们使用、存储和传输能源的方式，更不用说在计算、交通和医疗设备中的更多种应用了。我们认为这将是一项重塑21世纪的革命性技术。

NBD：您的团队称，在约21摄氏度的温度条件下，新材料似乎失去了任何对电流的阻力。不过，实现超导仍然需要10千巴的压力，这大约是大气层压力的1万倍。但这远远低于室温超导体通常所需的数百万个大气压。那么，既然需要如此大的压强，那么您的团队所发现的这种室温超导材料能否在短期内大规模应用？在大规模的应用前，人们必须克服哪些困难？

兰加·迪亚斯：要将我们对室温超导新材料的发现应用到任何规模的现实世界中，还需要几年的艰苦工作。这些挑战本质上是技术性的，但它们都是可以被克服的。