3月8日，室溫超導這四個字讓物理界“狂飆”了起來！Nature于凌晨正式發表了Dias團隊的新論文。時間戳顯示，這篇論文在2022年8月投出，今年1月18日被Nature接收。
羅徹斯特大學的Dias團隊宣稱，他們發現了近常壓的室溫超導體，該超導體是由氫、氮、镥三種元素組成的三元相，該研究團隊認為，其在大約10kbar（也就是1GPa，約相當于1萬個大氣壓）下可以實現約294K（也就是約21℃）的室溫超導電性。
聽聞這個消息有些網友已經沸騰了，直言這研究結果如果是真的，諾獎直接抱回家！有網友說如果真的是能實現，意味著包括可控核聚變、量子計算在內的領域，全都會被新的技術顛覆。
那么室溫超導究竟是啥，對我們現在的技術和生活有什么影響？
01 超導的定義和價值
超導，指導體在某一溫度下，電阻為零的狀態。人們把處于超導態的導體稱之為“超導體”。超導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。導體沒有了電阻，電流流經超導體時就不發生熱損耗，也不會出現壓降，電流可以毫無阻力地在導線中形成強大的電流，從而產生超強磁場，醫院的核磁共振便是用了此技術。
當金屬處在超導狀態時，超導體內的磁感應強度為零，卻把原來存在于體內的磁場排擠出去。對單晶錫球進行實驗發現：錫球過渡到超導態時，錫球周圍的磁場突然發生變化，磁力線似乎一下子被排斥到超導體之外去了，人們將這種現象稱之為“邁斯納效應”。
超導材料和超導技術有著廣闊的應用前景。超導現象中的邁斯納效應使人們可以用此原理制造超導列車和超導船，由于這些交通工具將在懸浮無摩擦狀態下運行，這將大大提高它們的速度和安靜性，并有效減少機械磨損。利用超導懸浮可制造無磨損軸承，將軸承轉速提高到每分鐘10萬轉以上。
超導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，而利用超導體則可最大限度地降低損耗。但現有的超導體還處于必須用昂貴的液氦制冷，只有少部分銅基超導體可以使用液氮制冷來使其進入超導態。
當我們使用增大電流來增加磁場的方式時，隨著電流的增加，焦耳熱會按平方增加，大部分的電流能量都轉換為了內能損耗了，如果我們使用超導體制作線圈產生電流，由于超導體沒有電阻，就不會產生焦耳熱，于是幾乎可以無限的提升電流強度來獲得高強磁場。
因此，如果室溫超導真的成立，那對我們的科技和人類社會都有質的改變，粒子對撞機、可控核聚變、量子計算機、超導輸發電、超導電器等等都會得到重大突破！
02 Dias研究團隊的研究內容簡析
同大部分超導的文章一樣，Dias研究團隊對樣品電輸運、磁化率及比熱進行了測量。
首先是電阻的測量結果，左圖中給出了10、16、20kbar（1、1.6、2.0GPa）下的電阻測量結果，三個電壓下電阻都降低到了0，這正是超導體的主要特征之一，需要注意的是，這里1GPa時Tc是最高的，壓強越低，Tc越高，是一個令人意外的結果。插圖是樣品及電極圖片。右圖則給出了超導態與正常態的V-I曲線。
這張圖是對磁化率的測量，a圖是60Oe（Oe是高斯單位制中表示磁場強弱的單位，可以理解為高斯，即1T=10000Oe）下8kbar（0.8GPa）的磁矩隨溫度的變化圖，可以明顯看到其Tc為277K（4℃），b圖給出磁矩與外磁場的關系，也符合超導體的特征，c圖則是不同壓力下的M-T曲線，這里的Tc與電阻上的保持一致，轉變溫度區間也很小，是非常好的轉變。不過在a圖中也可以看出來研究團隊對原始數據做了一定處理。
這里多提一句，磁化率的測量會明顯受樣品形狀、背底等因素的測量，理論上超導體應該表現出完全抗磁性（即4πχ=-1），但實際測量中測不到完全抗磁性（即4πχ＞-1）也是可以理解的。當然Dias的文章中并沒有約化，a圖中縱軸是磁矩，并非磁化率。
Dias還對比熱進行了測量，結果如上圖所示，這里給出了10、10.5、20kbar的測量結果，可以看到，三個比熱的曲線均能看到超導在比熱上的轉變，Tc與電阻的測量結果略有區別但完全可以理解，這個結果是合理的。不過該說不說，這個比熱的轉變并不算明顯，尤其是10.5kbar的曲線，峰并不明顯，10kbar的轉變也尚不如20kbar明顯。這三個比熱的轉變看起來也有些區別，尤其是10kbar和10.5kbar的數據，僅差了0.5kbar，但圖像差異卻很大。不過考慮是高壓下測量的，或許有一些我們不知道的困難吧。
Dias還給出了樣品的XRD（X射線衍射）結果，并繪制了晶胞圖像，這當然也是必要的。
a圖即XRD結果，他們采用了Mo靶，紅線是理論計算的結果，圓圈是實際測量的結果，藍線是二者的誤差，看得出來，測量與計算的結果區別很小，樣品可以說是一個純相，Dias團隊計算樣品占比為92.25%，雜質為LuN1?δHε和Lu2O3。
b圖則是他們繪制的晶胞圖，白色原子是氫，綠色的是镥，粉紅色的是氮原子，他們給出的樣品化學式是LuH3?δNε，61kbar時空間群是Fm-3m和Immm，但Dias認為超導相空間群是前者。
最后是該樣品的超導相圖（原文這是第一張圖），Tc隨著壓強升高而減小，這是出乎大家意料之處，后面或許也將成為研究的重點，b圖是樣片形貌隨著壓強的變化，常壓下是藍色的，隨著壓強升高逐漸變為粉紅，最終呈現紅色，樣品的顏色還是非常喜慶的。
篇幅有限，支撐材料就不帶大家一起看了，感興趣的同學可以點擊鏈接跳轉nature官網查看。
Evidence of near-ambient superconductivity in a N-doped lutetium hydride | Nature
03 業界的質疑
研究團隊有黑歷史，Ranga Dias本人也爭議纏身。
2020年10月15日，該團隊曾在《自然》雜志刊文，稱他們在260萬個大氣壓下，成功創造出了臨界溫度約為15℃的室溫超導材料，這也是人類首次實現室溫超導。該文章還成為當月《自然》封面文章，引起軒然大波，因為通常來說，超導現象離不開極低的溫度。但后來Nature認為Dias他們的數據處理方式有問題，并且其實驗結果也一直未能被成功復現于是強制撤稿了。
并且在20218月15日，物理學家Jorge Hirsch在驗證數據之后，認為該論文的磁化率數據有問題，直接質疑Dias團隊用多項式曲線擬合數據“是一種捏造”，是“一場科學騙局”。
并且Dias本人曾經在17年發表的論文宣布合成了首個金屬氫，然而論文發表后研究團隊稱由于操作失誤，該金屬氫樣本已經消失。
總結
雖然因為以往的事件導致眾多科學家對Dias的研究團隊不夠信任，但本次研究Dias給出了很多原始數據，實驗條件僅需要1GPa的壓強，重復起來相對簡單，希望能盡快有一個定論，一旦該研究被證實是真的，那我們將見證改變世界的一刻。