讓無數科學家探索不止的“高溫超導”，究竟有何魅力？

這是1月12日拍攝的高溫超導高速磁浮工程化樣車內部。新華社記者 劉坤 攝

1月3日，全球首臺高溫超導磁懸浮列車亮相中國，這臺列車的時速比高鐵還要快，可達到每小時620公里的速度。想要了解高溫超導磁懸浮列車爲什麼能跑那麼快，先要了解它背後“神祕”的高溫超導。

超導即導體電阻爲零的“超級導電”現象。一般金屬導體的電阻會隨溫度下降而減小，若將溫度不斷降低，電阻又會發生怎樣的變化？對於這一問題，荷蘭的昂尼斯在100多年前就給出了答案，部分金屬的電阻會在低溫狀態下突然消失，變爲零，從而形成“超級導電”的現象，這種現象就被我們稱之爲超導。

經過科學家孜孜不倦的探索研究，發現不光電阻可以爲零，超導體的內部磁感應強度也可以爲零，即產生超導體完全抗磁的現象。這種神奇的電磁現象意味着超導體在所有電和磁的應用領域都有用武之地，因此，超導體也獲得了“材料之星”的稱號。

因爲超導的實現需要極低的溫度，即超導臨界溫度。如金屬汞需要在4.2K（相當於-269℃）以下才能實現超導，想要實現如此低溫的環境，就需要靠昂貴的液態氦等來實現。所以，科學家們也在一直苦苦尋找超導臨界溫度更高的超導材料。中國的趙忠賢、美國的朱經武等科學家就在另一銅氧化物材料中實現了溫度在90K以上的超導，這類超導材料就被稱爲高溫超導材料。

高溫超導材料的臨界溫度突破了液氮沸點（77K），這意味着可以用廉價的液氮來替代液氦實現超導，超導因此也能夠得到更大規模的應用。但由於銅氧化物存在一定弊端，如機械性能很差、承載的電流密度有限、且在磁場下其行爲複雜，超導狀態並不穩定等。所以銅氧化物的應用在一段時間內一直處於技術瓶頸階段，尋找新一類40K以上的高溫超導材料成了擺在科學家面前又一迫在眉睫的任務。

隨着科學家們的努力探索，近年來人類在尋找高溫超導材料方面不斷取得突破。如鐵基超導體的發現。人們過去認爲含鐵的材料具有磁性，會使超導難以實現，但鐵基材料不僅含鐵，還含鎳和鈷等磁性元素，因此超導和磁性完全可以在新機制下“和平共處”。

目前，關於高溫超導材料的研究還在繼續，未來高溫超導機理和新超導材料一定會取得更大突破，這也必將會對科學研究乃至人類社會產生深遠的影響。

專家：中國科學院物理研究所副研究員羅會仟

來源：人民網