室温超导

室温超导（英文：room-temperature superconductivity）是超导现象是指某些材料在温度降低到某一临界温度（Tc）以下时，电阻突然消失（零电阻效应），同时外磁场磁力线全部排出体外（完全抗磁性）的一种电磁现象，这让超导体在传输电能的过程中几乎没有能量耗损，且每平方厘米超导材料上还能承载更强的电流。而一般常规的材料，在导电过程中都会损耗大量的能量。而室温超导就是某种材料在室温条件下（约25℃）能形成的超导现象。人类如果在通常的物理条件下实现室温超导，有望通过产热最小化提升电导体和装置的效率 ，并让超导材料在生产生活中得到大规模应用。 

2022年11月27日，室温超导入选为2022年度“十大基础研究关键词”。2023年3月7日，美国物理学会（APS）网站最新显示，美国罗切斯特大学物理学家蓝戈·迪亚兹（Ranga Dias）在拉斯维加斯举办了题为“静态超导实验”的报告会议；7月，有韩国科学家声称发现世界首个室温常压超导体——改性铅磷灰石晶体结构。7月31日17时58分，美国国家实验室的研究人员提交了一篇arXiv论文，研究结果表明，可以确认LK-99具备高温超导体费米能级平坦带特征。同日16时13分，北航的研究人员在arXiv上提交了论文，称实验结果未发现LK-99的超导性。

距离首次发现超导现象足足有100多年了。早在1911年，荷兰物理学家卡末林·昂内斯（Heike Kamerlingh Onnes）就已经发现，当温度降低至4.2K（约-268.95℃）时，浸泡在液氨里的金属汞的电阻会消失。

第一个真正能初步成功描述超导现象的理论被称为BCS理论。该理论由美国科学家约翰·巴丁（John Bardeen）、里昂·库珀（Leon Cooper）和约翰·施里佛（John Schrieffer）基于“波粒二象性”建立。他们认为，金属外层自由电子在有电压时，会流经晶格点阵形成电流，但通常情况下，这种晶格点阵有缺陷，会因热振动使电流产生阻碍。而在超导体中，电子会被束缚形成“库珀对”（Cooper pair），从而产生集体凝聚的波，这种波不同于自由电子，可以无阻碍地穿越晶格点阵。

“库珀对”会随着温度的升高而逐渐消失。尼尔·阿什克罗夫特（Neil Aschcroft）在1968年找到了让“库珀对”在温度很高的情况下也能稳定存在的方法——氢原子。氢原子体积很小，能使得电子在晶格点阵中距离得更近，而轻质量的氢原子也能使凝聚波传播更快，使“库珀对”更紧密。但是只单纯用氢，需要1000万个大气压才能实现超导体目标，如果添加另一种元素，让氢嵌入其中，就能使条件变得不这么苛刻。这也促成了之后人们对氢化合物的大量测试，包括CaH6、H2S、H3S已经被相继发现能在高温条件（＞40K）下实现超导性。

1987 年2 月，美国休斯顿大学的朱经武、吴茂昆研究组和中国科学院物理研究所" data-nodeid="lklvb04hqxj">中国科学院物理研究所的赵忠贤研究团队分别独立发现在YBa2Cu3O6+体系存在90 K 以上的Tc，超导研究首次成功突破了液氮温区(液氮的沸点为77 K)，使得超导的大规模研究和应用成为可能。

2019年，室温超导更进一步。当时美国科学家马杜里·索马亚祖鲁（Maddury Somayazulu）的研究组宣布，十氢化镧（LaH10）在190万个大气压下，可以在逼近室温的260K以上出现超导性，这是曾经超导临界温度的最高纪录。

在物理学上，根据物质的导电性能，可以将其分为导体、半导体和绝缘体。在导体中，存在大量可以自由移动的带电粒子，他们可以在外电场的作用下自由移动，形成电流。在绝缘体中，电子则被束缚在原子周围，不能自由移动。半导体则介于二者之间。但即便是导体，电子在运动的过程中也会受到原子的散射，产生电阻。而当温度降低到一定程度时，一些物质会进入一种特殊的状态——超导态。此时电阻消失了，电子在其中无阻碍地运动。这个温度称为超导转变温度。

在常压情况下，只有在材料的临界温度之下时，材料才会进入超导状态。但现如今人类所发掘的材料的超导临界温度都非常低，基本位于零下二百多摄氏度。这种温度在日常生活中非常难以达到，故此限制了超导材料的应用领域范围。

2023年7月22日，韩国量子能源研究中心（Q-centre ）、高丽大学等团队的研究人员提交论文，宣布成功合成了世界上第一个室温常压超导体，即在常压条件下，一种改性的铅-磷灰石(命名为LK-99)能够在127℃(Tc≥400k)以下表现为超导体。

但让本次研究产生争议的是，本次研究实际上关联到两篇论文。从时间线上来看，第一篇提交于7月22日7时51分，第二篇则于7月22日10时11分提交，两篇提交时间相差不足2.5小时的论文均发表在预印本系统arXiv，尚未经同行评议。两篇文章作者人数不同，但有两位重合。就论文本身内容来看，第二篇更为详尽。其中上述第二篇论文的作者之一、美国威廉与玛丽学院的物理学教授Hyun-Tak Kim在接受采访时则直接表示，第一篇论文里存在“许多缺陷”，并且未经他的允许就被上传了。

7月31日凌晨，Hyun-Tak Kim称其团队制造的LK-99室温超导材料或许可以在一个月之内被复制，团队成员也会对任何制作LK-99遇到困难的人进行指导，其选择公开LK-99的制作技术，是为了避免研究人员质疑他们的研究成果。

8月2日，研究团队成员表示论文存在缺陷，系团队中的一名成员擅自发布，团队已要求下架论文。韩国超导学会于同日宣布成立“LK-99 验证委员会”，表示在国内外争议较大的情况下，该委员会将负责验证成果的真实性。上海大学研究团队也对制备出来的LK-99晶体进行了磁化率测定实验，实验结果表明LK-99晶体未出现抗磁性。

8月3日，韩国超导低温学会LK-99验证委员会表示，“LK-99”不足以证明是常温超导体，因为在与LK-99相关的视频和论文中，并没有出现迈斯纳效应，即特定物质消除电阻，其内部磁场会被排出。该委员会进一步解释道，LK-99漂浮在磁铁上的视频远未达到固定磁通量的效果，论文中的数据也与一般的超导图不同。

8月4日，韩国团队第二篇论文三作放出了第二个LK-99半悬浮视频。华中科技大学" data-nodeid="lkwet6vm1tt1">华科大团队也在arXiv上发表论文，作者成功合成LK-99，在室温大气压下观察到了样品之一的迈斯纳磁悬浮现象，并排除了铁磁性影响，这表明了LK-99存在潜在的超导机理。同日，韩国室温超导论文作者之一的金贤德（Hyun-Tak Kim）放出一段新视频，展示了悬浮的LK-99样本。可以看到，视频中的LK-99样本呈半均匀的矩形棱柱，与之前论文的这块有明显不同。而且更重要的是，样本在室温25.8°C成功悬浮了。

超导电缆、超导限流器、超导储能装置和超导电机等。高温超导电缆是采用无阻的、能传输高电流密度的超导材料作为导电体并能传输大电流的一种电力设施，具有截流能力大、损耗低、体积小和重量轻等优点，是解决大容量、低损耗输电的一个重要途径。它由电缆芯、低温容器、终端和冷却系统四个部分组成。其中电缆芯是高温超导电缆的核心部分，包括通电导体、电绝缘和屏幕导体等主要部件。

生物医学应用

超导技术在生物医学中的应用包括超导核磁共振成像装置（MRI）和核磁共振谱仪（NMR）。核磁共振成像的原理是基于被测对象的原子磁场与外磁场的共振现象来分析被测对象的内部状态。目前，核磁共振成像装置已广泛用于医学诊断中，例如用于早期肿瘤和心血管疾病等的诊断，它能准确检查发病部位，无损伤和辐射作用，并且诊断面非常广。

交通应用

超导线圈可以承载很大的电流，形成强大的超导磁体。列车和轨道上分别装备有超导磁体。当存在外磁场时，由于完全抗磁性，超导体内部会产生一个相反的磁场，使超导体内部的总磁感应强度为零。由此产生的斥力可以使沉重的列车悬浮在空中。通过改变轨道上磁场的取向，可以使列车保持向前运动。

电子学应用

超导量子干涉器（SQUID）、超导混频器、超导数字电路、超导粒子探测器等。其中SQUID磁强计能够测量非常微弱的磁场，其分辨率能够达到10-11高斯左右，可以用来测量人体的微弱磁场，描绘出心磁力和脑磁图。超导粒子探测器具有很高的灵敏度和纳秒级的速度，可以用来检测从亚毫米波段到远红外波段的电磁信号。