最近“室溫超導(dǎo)”又刷屏了，室溫超導(dǎo)的風(fēng)在A股和美股同時(shí)引發(fā)新一輪投資熱潮。有人說，如果“室溫超導(dǎo)”當(dāng)真取得突破，將引發(fā)能源、交通、計(jì)算、醫(yī)療檢測等諸多領(lǐng)域的變革，甚至給人類文明帶來巨大改變。那么，室溫超導(dǎo)是什么意思?到底室溫超導(dǎo)有什么用呢?下面一起來了解下吧。

室溫超導(dǎo)是什么意思

室溫超導(dǎo)，即在室溫條件下實(shí)現(xiàn)的超導(dǎo)現(xiàn)象。超導(dǎo)現(xiàn)象最初是在接近絕對零度的極低溫度下觀察到的，大多數(shù)超導(dǎo)體也僅在接近絕對零度的溫度下工作。人類如在通常的物理?xiàng)l件下實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)，有望通過產(chǎn)熱最小化提升電導(dǎo)體和裝置的效率，并讓超導(dǎo)材料在生產(chǎn)生活中得到大規(guī)模應(yīng)用，全面而又深刻地改變?nèi)祟惿鐣?huì)。

要了解“室溫超導(dǎo)”，首先我們要知道什么是“超導(dǎo)”。“超導(dǎo)”是一種特殊的物理現(xiàn)象，指的是某些物質(zhì)在低溫或高壓的情況下表現(xiàn)出“電阻為零”的性質(zhì)，這種物質(zhì)被稱為“超導(dǎo)體”。

簡單來說，“超導(dǎo)”就是在特定條件下電阻為零的現(xiàn)象。而“室溫常壓超導(dǎo)”，就是在不需要特殊條件的情況下，就能實(shí)現(xiàn)零電阻、抗磁性的現(xiàn)象。

這種技術(shù)一旦實(shí)現(xiàn)，首先，在能源方面，原本電力的傳輸會(huì)產(chǎn)生消耗，且隨著距離的增加，消耗會(huì)越大。而“室溫超導(dǎo)”零電阻的特性，或?qū)?shí)現(xiàn)超長距離無損耗輸電，產(chǎn)能和利用效率將會(huì)大大提升。

其次，在交通方面，無損的電力傳輸和高效的能源存儲(chǔ)，或使新能源汽車實(shí)現(xiàn)充電五分鐘行駛兩千公里，磁懸浮列車或成為日常，未來將直接改變?nèi)藗兊慕煌ǚ绞健?/p>

最后，在信息處理方面，芯片將無需再顧及發(fā)熱問題，手機(jī)也能擁有小型超算能力，算力的瓶頸將被突破，人工智能和數(shù)字技術(shù)將迎來爆發(fā)式發(fā)展。

可以說，“室溫超導(dǎo)”帶來的無損世界猶如科幻電影，無疑將開啟第四次工業(yè)革命。

超導(dǎo)發(fā)展史是怎么樣的

1908年，荷蘭物理學(xué)家Kamerlingh Onnes成功將氦氣液化。1911年，Onnes在用液氦將汞的溫度降到4.15K時(shí)，發(fā)現(xiàn)汞的電阻降為零。他把這種現(xiàn)象稱為“超導(dǎo)性”。他也因此獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

自此，汞成為了科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)超導(dǎo)體，其超導(dǎo)Tc為4.2K。所謂的超導(dǎo)Tc即超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，也就是超導(dǎo)體由正常態(tài)進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)的溫度。

1957年，John Bardeen，Leon Neil Cooper和John Robert Schrieffer 3位美國科學(xué)家提出了以他們姓氏首字母命名的BCS理論，該理論解釋了超導(dǎo)現(xiàn)象的微觀機(jī)理。

基于這一理論，科學(xué)家McMillan提出，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度可能存在上限，一般認(rèn)為不會(huì)超過40 K。這就是歷史上著名的麥克米蘭極限。

1986年，德國科學(xué)家Johannes Bednorz和瑞士科學(xué)家Karl Müller發(fā)現(xiàn)陶瓷性金屬氧化物可以作為超導(dǎo)體，開啟了銅基高溫超導(dǎo)體的時(shí)代，從而獲得了1987年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

1987年，美國華裔科學(xué)家朱經(jīng)武與臺(tái)灣物理學(xué)家吳茂昆以及大陸科學(xué)家趙忠賢相繼在釔-鋇-銅-氧系材料上把臨界超導(dǎo)溫度提高到90K以上，液氮的“溫度壁壘”(77K)也被突破了。

2008年，東京工業(yè)大學(xué)的細(xì)野秀雄與其合作者發(fā)現(xiàn)了新的一類鐵基超導(dǎo)體。隨后，鐵基超導(dǎo)體的超導(dǎo)臨界溫度很快被提高到55K。

2012年，清華大學(xué)的薛其坤及其合作者發(fā)現(xiàn)生長在SrTiO3襯底上的單原子層FeSe具有高于77K的超導(dǎo)臨界溫度，這也是目前鐵基超導(dǎo)體的最高超導(dǎo)臨界溫度記錄。

2015年，物理學(xué)者發(fā)現(xiàn)，硫化氫在極度高壓的環(huán)境下(至少150GPa，也就是約150萬標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，約于溫度203K(-70°C)時(shí)會(huì)發(fā)生超導(dǎo)相變，是目前已知最高溫度的超導(dǎo)體。

2018年，中國物理學(xué)生曹原以第一作者發(fā)表兩篇論文于《自然》期刊，發(fā)現(xiàn)了兩層石墨烯以1.1度的偏轉(zhuǎn)夾角疊起來時(shí)實(shí)現(xiàn)了1.7K溫度下的超導(dǎo)。