常压超导转变温度33年纪录告破：新纪录达151开尔文

本文来自微信公众号：原理，作者：小雨

1911年超导现象被发现后，它便成为科研领域广泛且深入探索的课题。提升超导转变温度始终是该研究的核心动力——这一目标不仅能为人类社会带来巨大福祉，还能帮助我们更深刻地理解高温下出现的宏观相干量子态。

近期一项新研究中，科研人员将常压下的超导转变温度提升至151开尔文（即–122摄氏度）。这是自1911年超导现象被发现以来，无需持续高压条件下实现的最高超导转变温度。

长期存在的瓶颈

超导转变温度指的是材料进入超导状态的临界温度：当温度低于该值时，材料内部电流可无电阻流动。目前已知的所有超导体都需冷却至极低温度才能工作，这极大限制了它们的实际应用。因此，数十年来，提高超导转变温度一直是超导研究的主要方向。

科学家们发现，极高压力能助力实现更高的超导转变温度，但这也让材料的研究与应用变得更困难。比如，镧氢化合物在接近地球大气压200万倍的压力下，最高可在260开尔文（–13.15摄氏度）呈现超导性，这是目前已确认的最高超导温度。

不过在常压条件下，最高超导转变温度的纪录自1993年起就停滞不前。当时科学家发现了汞基铜氧化物陶瓷Hg1223，其常压超导转变温度达133开尔文（–140摄氏度）。

压力淬火技术

如今，研究人员的最新成果终于打破了这一保持33年的纪录，将超导转变温度再提高18度，达到151开尔文。这一突破得益于“压力淬火”技术——虽然该技术在超导体研究中是新方法，但在人造钻石制备等领域已较为常见。

该方法的操作流程是：先对材料施加高压以增强其超导性能、提升转变温度；当材料处于受压状态时，先将其冷却到特定温度，再迅速完全释放压力，从而有效“锁定”增强后的超导性能。通过这种方式，即便撤去压力，材料仍能保留较高的超导转变温度，在常规条件下保持稳定。

具体来说，整个过程分三个关键阶段。首先，研究人员测量了Hg1223在不同压力下的超导转变温度，并依据观测结果确定了理想的“亚稳态”，该状态由初始的“淬火压力”定义。

接着，他们将Hg1223样品放入处于淬火压力下的金刚石压砧室，在4.2开尔文的淬火温度下快速释放压力。这种快速减压能确保材料被困在亚稳态中。

最后，研究人员以最小的扰动将压力淬火后的样品从金刚石压砧室取出，在常压下用不同探针在砧外对其进行表征。

压力淬火方法首先将超导体置于金刚石压砧室中（左图）。通过记录电阻突然降为零的温度来测量超导转变温度。随着压力升高，超导转变温度也随之上升（中图）。通过快速释放压力，研究人员可让样品保持在亚稳态，该状态的超导转变温度高于其原始相（右图）。（图片来源：L.Deng/University of Houston）

研究人员在不同淬火压力下测试了多个样品，所有样品的超导转变温度均高于常规水平，其中最高达到151开尔文。

迈向室温超导的重要一步

一个多世纪以来，常压室温超导（约300开尔文）一直被科学家视为科研“圣杯”。尽管此次新纪录与室温仍有约140摄氏度的差距，但它标志着重要的进展。要实现最终目标，还需要更广泛的科学界有组织、有意识地共同努力，参与者不仅包括物理学家，还涵盖材料科学家、化学家和工程师。

#参考来源：

https://www.uh.edu/news-events/stories/2026/march/03102026-ambient-pressure-superconductivity-record.php

https://physics.aps.org/articles/v19/37

https://www.sciencenews.org/article/pressure-superconductor-record-break

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2536178123