全球新消息丨全球科學(xué)家激辯新型室溫超導(dǎo)體 商業(yè)前景幾何？

來(lái)自美國(guó)羅切斯特大學(xué)的科學(xué)家們本周宣布了一項(xiàng)關(guān)于超導(dǎo)材料技術(shù)的誘人進(jìn)展，提供了有朝一日可以在室溫條件下毫不費(fèi)力地傳輸電力的可能性。如果這一夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)，意味著未來(lái)從智能手機(jī)到磁懸浮列車，再到核電廠等一切使用電力的領(lǐng)域都會(huì)迎來(lái)顛覆式的變革。

但這項(xiàng)最新的成果來(lái)自一個(gè)有爭(zhēng)議的團(tuán)隊(duì)，這也削減了該研究在業(yè)內(nèi)的可信度。

(資料圖)

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了什么？

通常，電流在穿過(guò)電線時(shí)會(huì)遇到阻力，一些能量會(huì)以熱量的形式損失。大約一個(gè)世紀(jì)前，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了被稱為超導(dǎo)體的材料，可使電阻神奇地消失。 但這些材料只在超自然的極端超低溫條件下實(shí)現(xiàn)零電阻，這限制了它們?cè)趯?shí)際中的應(yīng)用。

幾十年來(lái)，科學(xué)家們一直在尋找可在室溫下工作的超導(dǎo)體。本周，羅切斯特大學(xué)機(jī)械工程和物理學(xué)教授蘭加·迪亞斯 (Ranga Dias) 在拉斯維加斯舉行的美國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)議上，在一個(gè)擠滿了科學(xué)家的房間里宣布了他的最新研究進(jìn)展。

3月8日，迪亞斯等人在《自然》雜志上發(fā)表了一篇題為《氫氮镥化合物室溫超導(dǎo)證據(jù)》的論文，研究人員采用了一種新的磁測(cè)量技術(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明這種材料在約21攝氏度的溫度，材料電阻能降為零，不過(guò)這仍需要1GPa的壓力才能實(shí)現(xiàn)材料的超導(dǎo)性能，這大約是大氣壓力的1萬(wàn)倍，但仍遠(yuǎn)低于室溫超導(dǎo)先前所需的數(shù)百萬(wàn)個(gè)大氣壓。

迪亞斯團(tuán)隊(duì)曾在2020年發(fā)表過(guò)一篇論文，描述了一種有前途但不太實(shí)用的超導(dǎo)材料，但在其他科學(xué)家質(zhì)疑部分?jǐn)?shù)據(jù)后，該論文于去年9月被《自然》雜志撤回。

迪亞斯表示，這篇新發(fā)表的論文已經(jīng)過(guò)審稿人的五輪審查，且所有支持研究結(jié)果的原始數(shù)據(jù)都公開(kāi)共享。“這是可用于實(shí)際應(yīng)用的新型材料的開(kāi)始。”他在周二舉行的美國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)議上表示。

他強(qiáng)調(diào)，新的基于镥的材料在低得多的壓力下具有超導(dǎo)性，其他研究小組將能夠嘗試重現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

迪亞斯還創(chuàng)立了一家名為Unearthly Materials的公司，計(jì)劃將研究成果轉(zhuǎn)化為利潤(rùn)。他表示，要制造出室溫超導(dǎo)材料的化合物，提供更精確的材料配方，首先需要解決知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題。

對(duì)手質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)自公式生成

對(duì)于迪亞斯團(tuán)隊(duì)的最新研究發(fā)現(xiàn)，業(yè)界同樣充滿爭(zhēng)議，褒貶不一。一些科學(xué)家認(rèn)為，如果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是真實(shí)的，那將會(huì)成為一個(gè)非常重要的突破；也有一些科學(xué)家提出了尖銳的質(zhì)疑。

美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校理論物理學(xué)家豪爾赫·赫希（Jorge Hirsch）專注于“碳-硫-氫”化合物對(duì)振蕩磁場(chǎng)響應(yīng)的測(cè)量。在赫希看來(lái)，迪亞斯發(fā)布基礎(chǔ)原始數(shù)據(jù)時(shí)，他的分析表明這一結(jié)果是由數(shù)學(xué)公式生成的，無(wú)法在實(shí)驗(yàn)中實(shí)際測(cè)量。 “他的數(shù)據(jù)太整齊了，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，你會(huì)得到帶有噪音的數(shù)字。”赫希表示。

作為迪亞斯的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，赫希的公開(kāi)意見(jiàn)盡管引起同行的不滿，但也有其他人持有類似的觀點(diǎn)。佛羅里達(dá)大學(xué)教授詹姆斯·哈姆林（James Hamlin）也深入研究磁測(cè)量，他表示，迪亞斯的原始數(shù)據(jù)看起來(lái)更像是自已發(fā)表的數(shù)據(jù)，不像來(lái)自實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)。哈姆林的證據(jù)是最新論文中的內(nèi)容有幾段曾逐字逐句地出現(xiàn)在迪亞斯2007年的博士論文中。

對(duì)于業(yè)內(nèi)同行的質(zhì)疑聲，迪亞斯教授沒(méi)有具體回應(yīng)，他表示：“我只覺(jué)得這些是來(lái)自背景的噪音，我們正努力推動(dòng)科學(xué)向前發(fā)展。”

中科院物理所研究員羅會(huì)仟對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示：“做高壓金屬氫化物超導(dǎo)通常都是先理論計(jì)算出材料的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)才計(jì)算可能的超導(dǎo)電性及其臨界溫度。實(shí)驗(yàn)上要直接測(cè)定材料在高壓下的組分和結(jié)構(gòu)是比較困難的一件事情。”

他指出，相較于迪亞斯教授上一篇被撤回的論文，最新的這篇論文有所進(jìn)步。“最新的論文其實(shí)給出了實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)材料的可能結(jié)構(gòu)，上一篇文章只給出了元素組成；而且這次需要的壓力更低，無(wú)論是結(jié)構(gòu)分析還是物性測(cè)量，都要更為容易。相信在陸續(xù)的科研跟進(jìn)下，很快就能得到證實(shí)或證偽。”羅會(huì)仟對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示。

高溫超導(dǎo)材料已充分產(chǎn)業(yè)化

室溫超導(dǎo)作為物理學(xué)家們追求的終極目標(biāo)，從可控核聚變到量子計(jì)算機(jī)，室溫超導(dǎo)將極大地促進(jìn)科技進(jìn)步，并迎來(lái)超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)。

受最新研究突破的提振，國(guó)內(nèi)A股市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)強(qiáng)烈反應(yīng)，3月9日，永鼎股份（600105.SH）、百利電氣（600468.SH）等超導(dǎo)概念股漲停，其中永鼎股份主要從事二代高溫超導(dǎo)材料相關(guān)領(lǐng)域帶材。

上海超導(dǎo)副總裁、上海交大教授洪智勇向第一財(cái)經(jīng)記者解釋稱：“在常壓下通過(guò)超低溫實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)態(tài)，以及在常溫下通過(guò)超高壓強(qiáng)實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)態(tài)，一直是超導(dǎo)學(xué)界的兩種技術(shù)路線，都是通過(guò)極端物理狀態(tài)（低溫或高壓）實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變。前一種方式（超低溫）更傾向于實(shí)際應(yīng)用，因此現(xiàn)有的超導(dǎo)導(dǎo)線都采用這種路線；后一種（需要超高壓強(qiáng)）更多在于理論意義探索，揭示超導(dǎo)導(dǎo)電的物理本質(zhì)。”

但他認(rèn)為，迪亞斯教授最新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，即便數(shù)據(jù)驗(yàn)證為真實(shí)的，也仍然不可能做成實(shí)用化導(dǎo)線。“雖然最新的實(shí)驗(yàn)把超高壓強(qiáng)從200多萬(wàn)個(gè)大氣壓降到了1萬(wàn)個(gè)大氣壓，但在地表大范圍，長(zhǎng)距離的實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)（零下196度以上），比實(shí)現(xiàn)1萬(wàn)倍大氣壓更容易、更便宜。”洪智勇向第一財(cái)經(jīng)記者解釋稱。

國(guó)內(nèi)某超導(dǎo)裝置上市公司負(fù)責(zé)人對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示：“相比較室溫超導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)，我們認(rèn)為，高溫超導(dǎo)在未來(lái)二十年才是應(yīng)用方向。”高溫超導(dǎo)一般認(rèn)為是超過(guò)零下196度的超導(dǎo)體。

據(jù)介紹，繼上海超導(dǎo)在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)材料的商業(yè)化應(yīng)用以來(lái)，國(guó)內(nèi)高溫超導(dǎo)已經(jīng)充分實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并供應(yīng)了大量下游產(chǎn)業(yè)用戶；此外，聯(lián)創(chuàng)光電在超導(dǎo)感應(yīng)加熱等裝置上實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。但高溫超導(dǎo)材料的成本相比銅線仍然高出不少，目前的高溫超導(dǎo)材料以稀土鋇銅氧（ReBCO）為主，未來(lái)材料方面的突破可能會(huì)使成本進(jìn)一步下降。

標(biāo)簽：