爭議未止　為何超導研究仍是「黃金時代」？

編譯／高晟鈞

上週<<Nature>>雜誌撤稿並駁回了有關室溫超導性的最新主張。該論文主張，他們已經製造出一種可以導電、不產生廢熱且無須特殊製冷的材料。這也不禁令人回想起幾個月前，在網路上瘋傳的，在各大領域引起廣泛討論的LK-99。

儘管接連兩項有關超導體的研究都被駁回，但相關領域的研究員Lilia Boeri卻表示，超導領域正迎來他的「黃金時代」。人們的焦點主要集中在一種名為「超級氫化物」的材料。只要在高壓下，這種材料就能表現出超導性。

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衝浪的電子

當固體中的電子結合形成「庫柏對」時，就會展現超導性。這將使得比平常更多的電子能夠在材料內同步移動，使電子可以產生電流卻不產生廢熱。

大多數由單一元素製成的超導體，都需要低於10開爾文的溫度才能表現出超導性。先前最高的是在2001年發現的二硼化鎂，可以在39開爾文轉變為超導體。

超級氫化物的基礎是在2004 年奠定的，由已故理論物理學家Neil Ashcroft提出。Neil認為某些元素會與氫形成化合物，如果在足夠的壓力下迫使氫發生超導，這種化合物可以在比任何其他材料高得多的溫度下實現超導性。但這有理論卻有一個極大的限制，一些材料需要與地核相當的壓力。

模擬對於材料發展的重要性

理論、模擬、材料合成是材料學的三大支柱，其中模擬技術與材料的進步速度息息相關。從2000年開始，科學家不斷地進行模擬預測，從2004年超級氫化物理論的提出，到2015年證明硫化氫是超導體（250開爾文下），顯示了模擬預測與結果的一致性。

材料學演算法的先驅Artem Oganov表示，如果沒有結構預測的快速發展，超級氫化物超導體的發現，可能再過一個世紀也不會發生。

超導體再度引起重視

2019年一些新的非常規超導體的發現重新燃起了人們對於超導體的熱情，像是「鎳酸鹽」超導體。這是基於在超級氫化物出現前，溫度最高的「酮酸鹽」超導體為基礎進行的相關研究。

無論是傳統還是非常規的超導體，找到一種在環境條件下（室溫常壓）工作的超導體很可能是不可能的。然而，即使是如此，超級氫化物的突破仍舊鼓舞人心，目前也並沒有任何原因證實室溫超導體的不可能性。

「現在確實是超導體探索的黃金時代。」Paul Canfield，一位來自美國的物理學家總結道。

資料來源：nature

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