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镥、氮和氢 (LNH) 体系的超导材料

发布时间：2023-09-06 浏览次数：225 返回列表

超导材料依赖低温环境。目前所谓的高温超导体也必须用液氮冷却，要庞大且昂贵的冷却系统维持，实用价值相当有限。找到室温超导材料，是科学家们的梦想。

2020年，Dias在Nature发表论文，声称首次发现了室温超导材料。论文报告了一种碳、硫和氢 (CSH)体系的超导材料，该材料可在267 GPa（约267万个大气压）、287 K（约15 ℃）的环境下表现出超导。由于该研究的“磁化率”等关键数据存在严重争议，在持续的批评声中，Nature不顾Dias团队的反对，强行撤回了该文章。此后，Dias更是身陷抄袭指控。

今年3月，Dias高调复出，在Nature发表了另一篇论文，声称构建了镥、氮和氢 (LNH) 体系的超导材料，该材料可在1GPa（约1万个大气压）、294K（约21℃）的环境下表现出超导。这显然又比CSH材料前进了一大步。但这一压力值仍然巨大，最低值也相当于泰坦尼克号沉没处（位于海面以下3800米）所承受压力的7.5倍。因此只能叫做近常压。

而在最近公布出的一份鲜为人知的专利申请中，Dias声称他已经制造出一种完全室温、常压的超导材料。这是另一种形式的LNH材料，Dias声称它可以在没有任何额外压力的情况下实现超导。专利申请书写道：“以往的超导材料要求极低温和/或极高压，这对其大多数实际应用造成了严重阻碍。……然而，（专利材料）跨越了这些障碍，并提供了第一个已知的室温、常压超导体。”

该专利申请书介绍了通过改变温度、压力、氢气和氮气的量以及反应时间来制造多种LNH的方法。但没有提供该室温常压超导材料实现的确切条件，也没有公布该材料的精确原子结构。

颇为诡异的是，这项国际专利申请于2022年7月就已提交，今年4月份才对外公开。而与前两次的高调宣传不同，Dias团队并没有对这个常温常压的“完全体”超导材料大肆宣扬。该专利申请目前尚未裁决，专利审查通常需要大约2年时间才能完成。

一些科学家继续对Dias在专利申请中的说法表示怀疑。佛罗里达大学的超导研究员James Hamlin表示，这份专利申请中报告的任何超导行为都可能是用于表征材料的设备的电触点损坏的结果；德国马普化学研究所的高压超导专家Mikhail Eremets则表示，他们已经阅读了这份专利申请书，但不信任它所描述的结果。

伊利诺伊大学芝加哥分校的材料化学家Russell Hemley则支持Dias。他是少数部分复现出Dias研究成果的科学家之一。今年6月9日，Hemley在arXiv上发表预印本研究，声称使用Dias小组提供的样本，部分证实了Dias团队的研究主张。然而，其他独立研究小组遵循Dias的配方制造这种材料，均没有观察到超导现象。

超导领域的理论物理学家Eva Zurek表示，如果Dias在专利申请中的主张成立，那么实验检验该超导材料将容易很多。因为严苛的压力条件限制已经没有了。届时，辨别这个室温常压超导材料是否货真价实，应当更为容易。

据外媒调研，超导材料的市场规模已达到每年11亿美元。这些低温超导材料主要用作高场磁体制造，最终用于大型科学工程、先进装备制造领域。从应用领域来看，我国低温超导材料主要应用于磁共振成像仪（MRI）、磁控直拉单晶硅（MCZ）、热核聚变实验堆（如ITER、CFETR）、核磁共振谱仪（NMR）和加速器。

而室温常压超导一旦真的发现，它可为人类带来的经济效益将难以用数字估量。它必将成为本世纪最伟大的发现之一。如果该研究成果确实无误的话。

参考文献：