華爾街日報》新型「室溫超導」橫空出世,它將如何顛覆我們的生活?

做實驗,示意圖。(取自jarmoluk@pixabay)
做實驗,示意圖。(取自jarmoluk@pixabay)

儘管與人們在海平面感受到的壓強——約15磅/平方英寸——仍有天壤之別,但新的壓強讓「工程師能夠著手去研製具有商業可行性的產品了。」托澤博士說,「它讓超導具備了商業上的可行性。」例如,工程師和材料學家目前已能利用晶片製造與鑽石合成中的專業技術及設備,實現約14.5萬磅/平方英寸的壓強。

「未來五年內,我們將看到內置超導原件的設備問世。」研究報告合著者、內華達大學拉斯維加斯分校(University of Nevada, Las Vegas)物理學家阿什坎・薩拉馬特(Ashkan Salamat)說。這意味著,我們的手機和筆記本電腦運行時需要的電力減少,也不再隨著發熱損失能量——電池壽命由此將延長。同樣的元件也可以組裝到電動車電池中。

薩拉馬特博士說,能夠在室溫及日常壓力條件下工作的超導體或許還有助於解決氣候變化等問題。

他說,「比如,超導電網可以無限期地儲存太陽能或風能,並且在遠距離傳輸時沒有任何損耗。」據美國能源資訊署(Energy Information Administration)估計,2017-2021年,全美輸電與配電過程中平均存在5%的電力損耗。更高的能源儲存及運輸效率意味著整體能源用量將減少,碳排放也將由此減少。薩拉馬特談到,超導體或許還能為更便宜、更好用的核融合設備鋪平道路——人們一直認為,核融合有可能成為一種幾乎取之不竭的清潔能源。

所謂核融合反應,是將原子結合在一起,在此過程中會釋放出巨大的能量,同時又不會產生任何放射性廢料或是溫室氣體。許多核融合設備都依靠磁場來約束反應——而超導體可以產生強大的磁場。問題在於,要想讓這些超導體保持冷卻,需要有笨重且昂貴的冷卻設備。迪亞斯指出,「紅物質」這樣的超導體可以在室溫狀態下產生強大的磁場,未來十年左右,在建造核融合反應堆的問題上,它也許會成為遊戲規則改變者。

若是超導體能在近似日常的環境中工作,無創醫學成像或許是另一個受益者,薩拉馬特說。大多數磁共振成像(MRI)設備都依賴超導磁體,它會通過超導線圈傳遞電流來產生磁場。他說,這些線圈要用液氦來冷卻,而這種昂貴的稀缺資源會限制MRI設備的安裝場所。引入常溫超導體後,或許會出現體積更小、更易移動的MRI設備,並且無需冷卻。

「目前來說,這些非常宏大的工程學成就不會在一夜之間實現。但由於有了這一發現,以及其他類似發現,它們將在未來十年左右成為現實。」薩拉馬特說。

儘管迪亞斯的研究帶來了希望,但其團隊過去發表的部分研究成果一直是其他科學家仔細審視的對象。他們在2020年的研究中曾詳細介紹過另一種常溫超導體,但由於其他研究人員無法複製這一結果,加之顯示超導材料中存在邁斯納效應的相關數據的有效性也遭到質疑,於是2022年,《自然》雜誌撤下了迪亞斯團隊的這篇論文。

日內瓦大學(University of Geneva)物理學家德克・範・德・馬雷爾(Dirk van der Marel)是對2020年的數據提出疑問的人之一,他沒有參與最近這項新研究,也未參與迪亞斯的其他研究項目。

迪亞斯表示,那篇撤回的論文已重新提交給《自然》雜誌,先前,他和同事們在伊利諾伊州的阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)和紐約州的布魯克海文國家實驗室(Brookhaven National Laboratory)當著其他科學家的面,收集了新數據。他還補充說,在新論文接受同行評審的過程中,他的團隊提供了關於「紅物質」的所有數據。

雖然范・德・馬雷爾說,新研究似乎恰當地證明了「紅物質」中存在邁斯納效應,但他說,他「對整件事感到非常不舒服。」

數據中「興許潛藏著類似問題」,他補充道。

用富含氫的材料可以實現常溫超導,這一想法已得到其他研究團隊的證實,伊利諾伊大學芝加哥分校(University of Illinois Chicago)物理學及化學教授拉塞爾・赫姆利(Russell Hemley)說。赫姆利未參與此次新研究,但與迪亞斯合作過其他項目。 (相關報導: 華爾街日報》「過去十年、積水成淵」中國是如何將美國擠出南海的? 更多文章

「所以這些結果不應受到質疑,即使他們之前那篇論文中的數據呈現方式曾引發過擔憂。」赫姆利博士說。

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