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物理学家在常压条件下打破高温超导长期纪录
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物理学家在常压条件下打破高温超导长期纪录 来自休斯顿大学德州超导中心（Texas Center for Superconductivity，TcSUH）和休斯顿大学物理系的研究人员打破了常压条件下的超导转变温度纪录——这一突破最终可能带来更高效的能源产生、传输和储存方式。 休斯顿大学研究团队在常压条件下实现了151开尔文（约为零下122摄氏度）的超导转变温度（Tc）。自1911年超导现象被发现以来，这是所有已报道常压超导材料中最高的转变温度纪录。转变温度是指材料在低于该温度时进入超导状态的临界点，此时电流可以在材料中无电阻地流动。 在过去几十年中，提高这一温度一直是超导研究的重要目标。科学家越是能够将Tc提高并接近室温，超导技术在现实中的应用就会变得越实用和经济。 休斯顿大学物理学家**朱经武（Ching-Wu Chu）和邓良子（Liangzi Deng）的研究成果于3月9日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）**上。 朱经武表示：“电网在输电过程中大约会损失8%的电能。如果我们能够节约这些能量，将意味着数十亿美元的经济节省，同时也能减少大量能源消耗并降低环境影响。” 朱经武是休斯顿大学物理学教授、TcSUH创始主任，也是该论文的通讯作者。 超导体能够让电流无电阻流动，因此在电网优化、先进医学成像系统、聚变能源技术以及更高速电子器件等领域具有重要应用价值。然而，大多数超导体需要被冷却到极低温度才能工作，这使其成本高昂且应用困难。 论文第一作者、休斯顿大学物理学助理教授、TcSUH首席研究员邓良子表示： “当我们能够把材料稳定在常压条件下时，科学家就可以使用各种成熟的实验设备对其进行研究，并进一步开发适用于常规环境条件的技术。” 打破温度壁垒 在过去半个多世纪中，科学家一直在寻找更高转变温度（Tc）的新型超导材料，并不断取得进展。 1987年，朱经武及其同事发现了一种名为YBCO（钇钡铜氧化物）的材料，其超导转变温度达到93 K（约零下180°C），这一发现引发了全球开发高温超导体的研究热潮。 随后，在1993年，科学家发现一种汞基铜氧化物陶瓷材料 Hg1223，其超导温度可达到133 K（约零下140°C），并一直保持着常压超导温度纪录直到现在。 此次，休斯顿大学团队将这一纪录提高了18 K，达到151 K。 这一突破得益于一种称为**“压力淬火（pressure quenching）”的技术。虽然这种方法在钻石合成等领域早已被广泛使用，但在超导研究中属于新的尝试**。 在这种方法中，研究人员首先对材料施加极高压力，以增强其超导性质并提高转变温度。 当材料仍处于高压状态时，研究人员将其冷却至特定温度，然后迅速完全释放压力，从而把增强后的超导性质“锁定”在材料结构中。 通过这种方法，即使在压力被移除后，材料仍然能够保持较高的Tc，并在常规环境条件下稳定存在。 朱经武表示： “其他研究已经表明，在高压条件下实现室温超导是可能的。我们的研究说明，即使不维持高压，也有可能保留这种状态。” 推动研究继续前进 尽管常压室温超导（约300 K）仍然是最终目标，但研究人员表示，这一新的纪录已经是超导研究领域中的重要进展。 朱经武说： “这一发现具有巨大的潜力。我们相信，只要有足够多的人投入研究，并给予足够的时间，就能够真正实现这种潜力。” 朱经武和邓良子还共同发表了一篇配套的观点论文。该论文同样发表在PNAS上，提出了六种不同的方法来调控或转变材料，以实现更高温度的超导，其中之一就是压力淬火方法。这一观点论文的合作者之一是Intellectual Ventures公司超导研究主任 Rohit Prasankumar。 Prasankumar表示： “在过去一个多世纪里，室温超导一直被科学家视为一个‘圣杯’式的目标。休斯顿大学团队的成果表明，这一目标比以往任何时候都更加接近。然而，本研究创造的新纪录距离室温仍然有大约140°C的差距。要缩小这一差距，需要整个科学界的协同努力，包括材料科学家、化学家、工程师以及物理学家共同参与。” Publication details Liangzi Deng et al, Ambient-pressure 151-K superconductivity in HgBa2Ca2Cu3O8+δvia pressure quench, Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). DOI: 10.1073/pnas.2536178123 |
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