出品 | 虎嗅科技組

作者 | 丸都山

編輯 | 陳伊凡

頭圖 | 視覺中國(guó)

一夜之間，超導(dǎo)領(lǐng)域似乎向前跨越了一大步。

3月7日，美國(guó)羅切斯特大學(xué)的物理學(xué)家朗加·迪亞斯及其團(tuán)隊(duì)在美國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)議上宣布，他們已經(jīng)創(chuàng)造出一種在室溫和相對(duì)較低壓力條件下工作的超導(dǎo)體。

根據(jù)該團(tuán)隊(duì)在《Nature》上發(fā)布的論文，他們找到的新材料為氫、氮和純镥制成的三元?dú)浠铩癓NH”，并通過實(shí)驗(yàn)證明了這種材料在室溫條件下（約21攝氏度），電阻降至為零。盡管在這一過程中，仍需要1GPa的壓力（約為1萬個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）才能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)性能，但對(duì)于之前動(dòng)輒需要數(shù)百萬個(gè)大氣壓的超導(dǎo)材料而言，這項(xiàng)突破已經(jīng)足夠令人振奮。

材料在溫度及壓力變化下，實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)狀態(tài)的過程，圖片來源：Nature

不過，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)在公布后，隨即就受到了來自業(yè)界的廣泛質(zhì)疑，首先是迪亞斯團(tuán)隊(duì)的數(shù)據(jù)處理方式不止一次被爆出問題，其次即使這項(xiàng)研究真的讓“高壓室溫超導(dǎo)”成為現(xiàn)實(shí)，那么它是否具備商業(yè)化的價(jià)值？

“現(xiàn)在討論室溫超導(dǎo)商業(yè)化的問題為時(shí)過早”，中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人米磊向虎嗅表示，當(dāng)前業(yè)內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化落地的超導(dǎo)技術(shù)仍然以低溫超導(dǎo)（零下269度的液氦環(huán)境）和高溫超導(dǎo)（零下196度以上）為主。

不過，從市場(chǎng)表現(xiàn)來看，“室溫超導(dǎo)”的概念還是成功挑動(dòng)起投資者們的興奮神經(jīng)。3月9日開盤，包括永鼎股份、百利電氣等多支“超導(dǎo)”板塊概念股集體一字漲停。

那么這項(xiàng)“未經(jīng)證實(shí)”的技術(shù)突破，究竟是否值得被關(guān)注？

開啟電力新紀(jì)元

超導(dǎo)體自1911年被發(fā)現(xiàn)以來，就被賦予了強(qiáng)烈的科幻色彩。

從材料性質(zhì)上來看，超導(dǎo)材料的第一個(gè)特性，就是字面意義上的“超導(dǎo)電性”。通常情況下，人們?nèi)粘＝佑|到的絕大部分電力相關(guān)應(yīng)用都是基于含有電阻的電路，電阻將電能在傳輸?shù)倪^程中轉(zhuǎn)化為熱能，這會(huì)直接導(dǎo)致電器發(fā)熱和電力損耗。

比如在遠(yuǎn)距離電力輸送時(shí)，即使采用特高壓直流的輸電方式，電力損耗也普遍在15%以上，但如果電路中的電阻為零，那么理論上幾乎可以實(shí)現(xiàn)“無損輸電”。

而超導(dǎo)材料的另外一項(xiàng)特征就是“完全抗磁性”，即在磁場(chǎng)強(qiáng)度低于臨界值的情況下，磁力線無法穿過超導(dǎo)體，超導(dǎo)體內(nèi)部磁場(chǎng)為零的現(xiàn)象。利用這一特性加工的元器件由于沒有摩擦力，因此制動(dòng)效率和速度將會(huì)被大大提升，因此非常適用于磁懸浮交通和磁懸浮機(jī)械等領(lǐng)域。

由此可以看出，幾乎一切有關(guān)于“電”的場(chǎng)景中，超導(dǎo)材料的應(yīng)用都將使其發(fā)生質(zhì)的改變，甚至可以說，超導(dǎo)材料有望成為下一場(chǎng)科技革命的重要推手。

但就如所有前沿技術(shù)一樣，超導(dǎo)材料的開發(fā)仍難點(diǎn)重重。

首先是溫度，在超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn)時(shí)，科學(xué)家將汞冷卻到4.2K（開爾文，約合-269攝氏度），在此環(huán)境下，電子實(shí)現(xiàn)了無阻礙的運(yùn)動(dòng)。不過，這種已經(jīng)逼近“絕對(duì)零度”的條件自然無法得到商用，因此在隨后百年的時(shí)間里，科學(xué)家們想方設(shè)法地提高材料的臨界溫度。

1987年，物理學(xué)家吳茂昆和朱經(jīng)武在在釔鋇銅氧系材料上把臨界超導(dǎo)溫度提高到90K以上，突破了液氮的“溫度壁壘”（77K）。

此后，科學(xué)界把臨界溫度高于77K（-196攝氏度）稱之為“高溫超導(dǎo)”。需要說明的是，它是指一些具有較其他超導(dǎo)物質(zhì)相對(duì)較高的臨界溫度的物質(zhì)在液態(tài)氮的環(huán)境下產(chǎn)生的超導(dǎo)現(xiàn)象，并不是真正意義上的高溫。

2015年，德國(guó)物理學(xué)家米哈伊爾 · 埃雷梅茨研究小組曾報(bào)告，硫化氫可在 203K（約 - 70°C）溫度下出現(xiàn)超導(dǎo)電性，但前提是需要施加高壓到 220GPa。三年后，德國(guó)化學(xué)家發(fā)現(xiàn)十氫化鑭在壓力為 170GPa，臨界溫度 250K（-23℃） 下有超導(dǎo)性出現(xiàn)。

至此，超導(dǎo)材料的臨界溫度已經(jīng)被大大提高，但前提是必須要滿足超高壓的條件。

這也是為什么本次迪亞斯課題組的研究發(fā)現(xiàn)能在全球范圍內(nèi)引起熱潮，它同時(shí)滿足了兩項(xiàng)條件：室溫，以及“相對(duì)較低”的壓力需求（1GPa）。

商業(yè)化仍需時(shí)間

不過，由于迪亞斯團(tuán)隊(duì)的科研成果有些“過于震撼”，結(jié)合此前這支團(tuán)隊(duì)在發(fā)現(xiàn)金屬氫、以及被Nature強(qiáng)制撤稿的爭(zhēng)議，此次成果也難免被人懷疑。

迪亞斯團(tuán)隊(duì)通過兩枚金剛石對(duì)頂砧間的擠壓實(shí)現(xiàn)高壓，圖片來源：Nature

但我們不妨做個(gè)大膽的假設(shè)：如果此次迪亞斯團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的三元?dú)浠锬軌驖M足實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)，這對(duì)科技行業(yè)，乃至人類社會(huì)意味著什么？

首先需要澄清一個(gè)誤區(qū)，近日業(yè)界盛傳的“室溫超導(dǎo)”在量子計(jì)算上的應(yīng)用，這混淆了超導(dǎo)體的應(yīng)用場(chǎng)景。 “超導(dǎo)量子計(jì)算必須在接近‘絕對(duì)零度’的條件下才能運(yùn)行，它利用的是量子特性，需要20mk以下的極低溫才能解決材料量子噪聲。”米磊解釋道。

米磊認(rèn)為，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)如果屬實(shí)，它最大的意義可能是在可控核聚變。

“超導(dǎo)體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)可以作為磁封閉體，將反應(yīng)堆中的超高溫等離子體包圍并約束起來?！泵桌谡J(rèn)為，“室溫超導(dǎo)”有望解決磁約束核聚變的核心問題，將大幅提高后者的商業(yè)化進(jìn)程。

“但現(xiàn)在討論這些問題太早，室溫超導(dǎo)現(xiàn)階段遠(yuǎn)遠(yuǎn)不具備商業(yè)化的條件，僅從材料制備來看，成本能否得到控制都還是個(gè)未知數(shù)?！泵桌诒硎荆覝爻瑢?dǎo)的商業(yè)化落地時(shí)間現(xiàn)在還無從判斷。

不過，這并不代表超導(dǎo)技術(shù)陷入了“死胡同”。目前低溫超導(dǎo)材料已經(jīng)大規(guī)模量產(chǎn)，高溫超導(dǎo)材料正在高速發(fā)展中，由于高溫超導(dǎo)材料的快速進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)催生了20多家可控核聚變創(chuàng)業(yè)公司了。作為一家專注于早期硬科技領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)構(gòu)，米磊所在的中科創(chuàng)星已經(jīng)投資了三家國(guó)內(nèi)從事高溫超導(dǎo)材料上下游領(lǐng)域研究的公司。

就像OpenAI的CEO山姆·阿爾特曼解釋他投ChatGPT的邏輯一樣：“我喜歡在現(xiàn)階段看起來不可思議，卻很有可能很快實(shí)現(xiàn)的技術(shù)上大舉投入”。米磊也表示，“或許超導(dǎo)研究的商業(yè)落地較長(zhǎng)，但它終究是一項(xiàng)有可能引領(lǐng)新一輪科技革命的投資，而且國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的研究較國(guó)際水平基本處于同一起跑線上?！?/p>正在改變與想要改變世界的人，都在 虎嗅APP