淘汰火电水电交流电？预定诺奖？“室温超导”引爆能源圈
文/饱饱
编辑/周夫荣
继美国科学家宣布核聚变、ChatGPT在人工智能上的突破、马斯克宣布三项创新性目标、无限能源后，全球科学领域再次迎来一项重大的科技事件。
3月7日，美国罗切斯特大学的物理学家兰加·迪亚斯（Ranga Dias）及其团队在美国物理学会会议上称，他们在最新的实验中研发了一种由氢、氮和镥组成的材料，约在21℃的温度以及1G帕（约相当于1万个标准大气压）的压力下进入超导状态。3月9日，国际著名学术期刊《自然》杂志发表了该团队的论文。
图：本次发表的论文
本次论文发表后，迪亚斯自称，这将是一项重塑21世纪的革命性技术，也有人已将其称为“第四次科技革命”。
之所以引起如此大的反响，是因为超导材料和超导技术具备广阔的应用前景。据悉，该项技术可以利用零电阻特性输电，在特高压超高压领域，最大限度地降低电力损耗。全球电力数据报告显示，仅中国每年电力系统的损耗就达1000多亿千瓦时，寻找超导材料成为研究重点。业内人士称，这项技术完全可以淘汰火电水电，并且制造出超强的计算机。
电网方面，室温超导技术的实现，意味着直流电系统可以被广泛应用，有可能导致交流电系统逐渐被淘汰，这将对已经有的电力设备的电力设备、生产工艺、用电设备等产生颠覆性影响。
在中科创星创始人米磊博士看来，超导之于能源领域，就是半导体之于信息领域。过去60年，信息革命依靠的是半导体材料的突破，未来60年的能源革命，依靠的是超导材料。
实际上，这并非是一个全新的概念。早在2020年10月14日，《Nature》就发表了一篇兰加·迪亚斯教授类似的论文，首次实现了 “室温超导”，这篇论文引发了全球轰动。
不过，在2022年9月26日，《Nature》不顾该论文的全部九位作者极力反对，决定撤稿。当天的新闻栏目报道称该研究存在严重问题，这也成为2022年最轰动的学术争议事件之一。
图：被撤回的论文
对比上次的研究结果，本次论文的研究结论有了很大提升。同大部分超导的文章一样，Dias研究团队对样品电输运、磁化率及比热进行了测量。
在电阻的测量结果中，左图中10、16、20kbar（1、1.6、2.0GPa）下的电阻测量结果，三个电压下电阻都降低到了0，这正是超导体的主要特征之一。
在对磁化率的测量中，a图是60Oe（Oe是高斯单位制中表示磁场强弱的单位，可以理解为高斯，即1T=10000Oe）下8kbar（0.8GPa）的磁矩随温度的变化图，可以明显看到其Tc为277K（4℃），b图是磁矩与外磁场的关系，同样符合超导体的特征。
上海市高温超导重点实验室主任、上海大学教授蔡传兵认为，迪亚斯本次的研究成果有两个亮点，第一是把原来所需的极端高压267GPa变成了一个相对低的压力1GPa。第二个亮点是迪亚斯采用了一个新的元素组合，引入了稀土金属——镥元素（Lu，Lutetium），合成了三元氢化物（N-Lu-H），和他以前采用的碳硫氢化物不同。本次迪亚斯展示出的研究成果有一定可靠性，但蔡传兵表示，室温超导所需的1GPa压力仍属于高压范畴，距离实际应用仍非常遥远。
正因如此，业内普遍得出室温超导可能停留在概念上的结论。相关研究成果是否真实，有多大的应用前景等问题还具有很大的不确定性。
但是，从文章来看，论文中的结果或许并非不可行。Tc最高处的压强为1Gpa，大约1万个大气压，虽然还是很大，但相比于之前的270万个大气压，已经小了很多。
这有利于实验方面的数据验证，因为同行能否重复是科学结果验证的关键。
按照迪亚斯发表的论文，整个实验分为两步：第一，先合成出样品；第二，加压测试样品的性质。
然而在合成样品阶段，很多关键细节并不清晰。原因在于迪亚斯以申请专利为由，并没有透露材料合成的细节，这为同行重复实验带来了一定挑战。
上次迪亚斯氢化物室温超导论文的撤稿原因或许也与此相关。在其合成氢化物室温超导后，实现的压强高达270GPa，但迪亚斯未披露原始数据，后续多个研究组试图重复该实验未果，致使多人认为其在磁化率的数据处理中使用了错误的方法。
不过，在最近的论文中，迪亚斯表示，他与 Nature 分享了他所有的原始数据。
目前，已有研究小组尝试在镥-氢化合物上观测超导性能。中国科学院物理研究所研究员罗会仟表示，目前已有商用产品，但在合成材料的过程中，需要怎样的压力和温度条件，以及具体的原料组成还需要参与验证的实验小组各自摸索。其个人估计，可能需要几周或者一两个月的时间，就会有实验室完成对这项工作的验证。
根据业内人士的判断，新型的室温超导体将改变几乎所有使用到电能的技术，并将为电子设备、磁悬浮列车和核聚变发电厂带来全新的可能性。这一切都昭示着，第四次工业革命不止是蓝图而是已经发生。如何将室温超导新材料的发现应用到任何规模的现实世界中，是该项技术研究的重中之重。
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