室温超导，来了吗？
作者：老和山下的小学僧
来源公众号：老和山下的小学僧
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美国罗切斯特大学的迪亚斯（Ranga Dias）团队在美国物理学会三月会议上宣布发现“近常压室温超导材料”，在1万个大气压下（1GPa）实现294 K（约21°C）的超导电性。
一时间，全球哗然。
我一大学同窗恰是个中高手，遂连夜讨教，生怕慢几天就凑不上热闹了。因为鄙人判断，这事儿大概率是扯淡，如果能第一时间打脸，而且打出有理有据的脸，也不失为一件善事。
可惜，那家伙非要反复验证，这一耽误，美国人的脸就被打肿了，已经无处下手，无奈只好另找个角度聊一聊其他细枝末节。
先从根上刨
首先得声明一下，我历来对美国科技水平的恭维都是不遗余力的，不属于那种动不动就吊打美帝的流派，但也不迷信美国，不认为美国会存在超过当前理论边界的技术。大家都是智人，谁也别瞧不起谁。
那么，问题来了，超导目前的理论边界在哪里？
超导的发展很诡异，技术一直领先于理论，每次都是技术已经实现了，再手忙脚乱去找理论，所以超导理论一直都不算成熟。
超导理论大致分两大类：常规超导和非常规超导。你看这名字就知道咋回事了，所谓“常规超导”就是理论能解释的，而“非常规超导”就是理论还无法解释圆满的。
那么，哪些超导属于常规超导呢？就是最简单的那种情形：金属材料在低温条件下实现的超导。至于其他的氧化物超导、铁基超导，或者是高温条件下的超导都属于“非常规”。也就是说，除了正常的超导，剩下的全是不正常的超导。
注意，这里说的高温和低温，分界线是液氮温度，零下200度以上就算高温了，和我们日常说的高温天气完全不是一回事。因为现在的液氮价格很低，和可乐差不多，所以只要能在液氮温区实现超导，就可以在一定范围内规模化应用。
超导理论可以说是被一路打脸打出来的。第一次发现超导现象后，大家都很意外，谁也给不出一个靠谱的说法，折腾了四十年才折腾出一个像模像样的理论——BCS理论。
简单来说，就是要电子成对。电子都是负电，不应该是相互排斥吗？为什么会成对呢？举个例子，一个帅哥吸引了一个美女，后来这个美女又吸引了另一个帅哥，于是，就相当于两个帅哥牵手了。电子就是这么成对的，学名：库珀电子对。
只要导体内有库珀电子对，就可以实现超导。当然，俩帅哥牵手是一种很微妙的作用力，稍有动静就会分手，当时的理论认为，只要温度超过40K帅哥就会分手。
但是后来人们发现了40K以上的氧化物超导体，把BCS理论杀得片甲不留，于是大伙又给这理论打了补丁，认为帅哥在某种情况下脸皮会变厚（一种奇特的强关联），温度高了也不会分手。再后来，找到的超导体越来越多，理论也就跟着越来越离奇，有人认为帅哥用脚也可以完成牵手，有人认为帅哥可能有三只手……
在这堆打了很多补丁的理论中，只有一条共识：超导必须要有库珀电子对。至于电子成对的机理，仍然和猜谜一样。
理论就这么个情况，你就别指望技术能走出多远了！基本思路就是拿各种材料去尝试，和古代炼丹差不多，被人讽刺为用元素周期表全凑一次的制备方法。实在试不出新花样了，就改变实验条件再试，比如，加高压。
高压与室温超导
每一轮打补丁，都会引起一轮超导热，当年的某某铜氧超导，后来的铁基超导，石墨烯超导，等等。
2014年吉林大学的科学家又给超导打了一个大大的补丁，基于理论计算预言了硫化氢在高压下可以超导。2015年德国科学家证实，在150万倍大气压强下，硫化氢在203K（零下70度）时就变成超导体。
从此“氢化物加压”这条路就一发不可收拾，2019年证实LaH10在170万倍大气压强下，超导临界温度为250K（零下23度），再后来，我们就迎来了这轮室温超导狂潮的主角——美国罗切斯特大学的印度裔专家迪亚斯（Ranga Dias）。
关于这家伙的奇葩往事现已人尽皆知。早在2020年，迪亚斯就声称创造出了一种碳质硫氢化合物，在约15摄氏度
迪亚斯的这三件“大事”都无法重复，金属氢样品也丢了。不过咱们不评价个别事件，人家非说昨晚夜里上天宰了一条龙，已经清炖吃完了，你也没法证伪。咱还是继续聊细枝末节。
没有成熟理论做指导，技术是很难走出太远的，我想，超导技术也不会例外。
超导历史上的第一轮狂潮是1987年的某某铜氧超导，在没有理论支撑的情况下一路狂飙，但到90年代就进了死胡同。2008年由铁基超导引领的狂潮也差不多，没几年就消停了。再后来的石墨烯超导甚至都算不上狂潮，只有媒体朋友在使劲蹦，而石墨烯超导的转变温度一直蹦不起来。
这一轮的氢化物加压的路子，和前几轮没本质区别，并没有太多的新理论突破。在这种情况下，想要奔出超导的冲冲迷雾，似乎也不是那么乐观。按照规律，通常是超导理论获得突破，然后按照理论设计出新的结构，才有可能再制备出室温超导。
还有其他超导材料吗
目前看起来，似乎啥材料都可以超导，只要给予相应的条件就行，只是这“条件”有点让人摸不着规律。有些看着容易超导，结果却很难实现，比如铜、银本身电阻就很低，按理说稍微降点温度就可以超导，但实际上，即使接近绝对零度，铜银仍然有电阻值。有些原本是绝缘体陶瓷，却能创下超导转变温度的记录，成为当前超导应用领域的主力。
这些无厘头现象给理论工作者出了很大的难题，大伙始终找不到超导这种神奇现象背后蕴藏的统一规律。以至于到了今天，预测一种材料是否超导仍然非常困难。
不过，还有路子。
既然三维材料这么难搞，不如先降低一个维度，先折腾两维超导材料。维度降一度，复杂性至少下降一个数量级，这当然是理论工作者的福音。但是……样品太难做了！
超导是一种宏观量子现象。理论上，你能制备出原子尺度精确控制的样品，也就能制备出量子力学中的各类势垒，有了可控的势垒，那么电子波就可控，这样所谓的量子特性就可以体现出来，也就是全新性能的量子材料制备出来了。
顺便说一句，在二维超导研究方面，咱们已经是最好的了。其实在整个超导领域，中国都是比较领先的，妥妥算第一梯队，没必要为了美国一则不知真假的室温超导新闻就妄自菲薄。
最后，不如操心一下人类科技的水平吧，超导只是电子层面的事情，居然这么多年都没拿下，其他几百种粒子可都等急了。
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