1911年，荷蘭萊頓大學(xué)的卡末林-昂內(nèi)斯意外地發(fā)現(xiàn)，將汞冷卻到-268.98℃時，汞的電阻突然消失；后來他又發(fā)現(xiàn)許多金屬和合金都具有與上述汞相類似的低溫下失去電阻的特性，由于它的特殊導(dǎo)電性能，卡末林稱之為超導(dǎo)態(tài)。卡茂林由于他的這一發(fā)現(xiàn)獲得了1913年諾貝爾獎。人們把處于超導(dǎo)狀態(tài)的導(dǎo)體稱之為“超導(dǎo)體”。超導(dǎo)體的直流電阻率在一定的低溫下突然消失，被稱作零電阻效應(yīng)。導(dǎo)體沒有了電阻，電流流經(jīng)超導(dǎo)體時就不發(fā)生熱損耗，電流可以毫無阻力地在導(dǎo)線中形成強(qiáng)大的電流，從而產(chǎn)生超強(qiáng)磁場。

為了使超導(dǎo)材料有實用性，人們開始了探索高溫超導(dǎo)的歷程，從1911年至1986年，超導(dǎo)溫度由水銀的4.2K提高到23.22K（0K=-273.15℃；K開爾文溫標(biāo)，起點(diǎn)為絕對零度）。1986年1月發(fā)現(xiàn)鋇鑭銅氧化物超導(dǎo)溫度是30K，12月30日，又將這一紀(jì)錄刷新為40.2K，1987年1月升至43K，不久又升至46K和53K，現(xiàn)了98K超導(dǎo)體。之前報道最高為250K，即-23攝氏度。

超導(dǎo)材料和超導(dǎo)技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景。超導(dǎo)現(xiàn)象中的邁斯納效應(yīng)使人們可以用此原理制造超導(dǎo)列車和超導(dǎo)船，由于這些交通工具將在懸浮無摩擦狀態(tài)下運(yùn)行，這將大大提高它們的速度和安靜性，并有效減少機(jī)械磨損。利用超導(dǎo)懸浮可制造無磨損軸承，將軸承轉(zhuǎn)速提高到每分鐘10萬轉(zhuǎn)以上。超導(dǎo)列車已于70年代成功地進(jìn)行了載人可行性試驗，1987年開始，日本開始試運(yùn)行，但經(jīng)常出現(xiàn)失效現(xiàn)象，出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能是由于高速行駛產(chǎn)生的顛簸造成的。超導(dǎo)船已于1992年1月27日下水試航，目前尚未進(jìn)入實用化階段。利用超導(dǎo)材料制造交通工具在技術(shù)上還存在一定的障礙，但它勢必會引發(fā)交通工具革命的一次浪潮。但是目前超導(dǎo)材料實現(xiàn)的溫度都很低，難以實現(xiàn)室溫超導(dǎo)，因此其應(yīng)用也受到了極大限制，但科學(xué)家們從未停止探索！

近日，美國羅徹斯特大學(xué)Ranga P. Dias教授團(tuán)隊報道了光化學(xué)轉(zhuǎn)變的碳質(zhì)硫氫化物體系中的超導(dǎo)性，壓力為267 GPa時，最高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為287.7K(約15攝氏度)。在金剛石砧槽中，在較寬的壓力范圍內(nèi)觀察到了超導(dǎo)狀態(tài)（壓力從140~275 GPa變化時，轉(zhuǎn)變溫度在220 GPa以上急劇上升）。雖然實現(xiàn)該室溫超導(dǎo)需要高壓，但研究人員表示，通過在三元體系中引入化學(xué)調(diào)諧可以在較低的壓力下保持室溫超導(dǎo)性能。這項研究工作以“Room-temperature superconductivity in a carbonaceous sulfur hydride”為題發(fā)表在國際頂級期刊《Nature》上。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2801-z

圖1. 高壓下C–S-H體系中的超導(dǎo)性測試

圖2. 在外部磁場下的磁化率和超導(dǎo)轉(zhuǎn)變表征

圖3 壓力誘導(dǎo)下C+S+H2混合物的光化學(xué)產(chǎn)物的拉曼變化

室溫超導(dǎo)材料一直是百年來科學(xué)家在不斷攀登的珠穆朗瑪峰，其具有極大的潛在應(yīng)用價值，超導(dǎo)材料的零電阻特性可以用來輸電和制造大型磁體。超高壓輸電會有很大的損耗，而利用超導(dǎo)體則可最大限度地降低損耗，但由于臨界溫度較高的超導(dǎo)體還未進(jìn)入實用階段，從而限制了超導(dǎo)輸電的采用。隨著技術(shù)的發(fā)展，新超導(dǎo)材料的不斷涌現(xiàn)，超導(dǎo)輸電的希望能在不久的將來得以實現(xiàn)。這項研究刷新了室溫超導(dǎo)材料的世界紀(jì)錄，極大推動了室溫超導(dǎo)材料的研究進(jìn)程！