更新（2023年11月9日）：本周，《自然》杂志应部分合著者和其他对电阻数据提出质疑的物理学家要求，撤回了关于镧超导性的研究。下面的文章重点介绍了实现室温超导的挑战以及围绕镧的说法引发的争议，现已更新以反映此次撤回。
未来，电缆可能会跨越海洋，将电力毫不费力地从一个大陆输送到另一个大陆。这些电缆将输送来自巨型风力涡轮机的电流，或为悬浮式高铁列车的磁体供电。
所有这些技术都依赖于物理学界长期寻求的奇迹：超导性，一种增强的物理特性，它能让金属在不损失任何能量的情况下传导电流。
但超导性只能在极低的温度下工作，这对于大多数设备来说太冷了。为了使其更有用，科学家们必须在常温下重现相同的条件。尽管物理学家自1911年以来就了解超导性，但室温超导体仍然像沙漠中的海市蜃楼一样，让人们望尘莫及。
什么是超导体？
所有金属都有一个称为“临界温度”的点。将金属冷却到该温度以下，电阻几乎就会消失，使得带电原子更容易通过。换句话说，流过闭合超导线圈的电流可以永远循环下去。
今天，由于标准电线中的电阻自然会以热量的形式损耗一部分，因此在发电机和消费者之间，有高达8%到15%的市电被损耗。超导线可以消除所有这些浪费。
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还有另一个好处。当电流流过线圈时，会产生磁场；超导线会增强这种磁性。超导磁体已经为 MRI 机提供动力，帮助粒子加速器引导其粒子在环内运行，在聚变反应堆中塑造等离子体，以及推动磁悬浮列车，例如日本正在建设中的中央新干线。
提高温度
虽然超导性是一种奇妙的能力，但物理学却因寒冷这个限制条件而削弱了它。大多数已知材料的临界温度仅略高于绝对零度（-459 华氏度）。例如，铝的临界温度为-457 华氏度；汞为-452 华氏度；而延展性金属铌的临界温度为舒适的-443 华氏度。将任何东西冷却到如此寒冷还需要耗时且不切实际。
科学家们通过测试铜氧化物（一种含有铜和氧的陶瓷）等奇异材料，以有限的方式实现了这一点。1986年，两位IBM研究人员发现了一种铜氧化物，它能在-396 华氏度下实现超导，这一突破为他们赢得了诺贝尔物理学奖。很快，该领域的其他人将铜氧化物超导体的温度提高到-321 华氏度以上，这已经是液氮的沸点——与他们原本需要的液态氢或氦相比，液氮是一种更容易获得的冷却剂。
“那是一个非常激动人心的时期，”马里兰大学物理学家理查德·格林说。“人们在想，‘嗯，我们或许能达到室温了。’”
如今，三十多年过去了，对室温超导体的研究仍在继续。凭借能够预测材料性质的算法，许多研究人员觉得他们比以往任何时候都更接近目标。但他们的一些想法却引起了争议。
复制的困境
该领域取得进展的一种方式是将注意力从铜氧化物转向氢化物，即含有带负电荷氢原子的材料。2015年，德国美因茨的研究人员用一种在-94 华氏度下实现超导的硫氢化物创造了新的记录。其中一些人很快又打破了自己的记录，使用了稀土元素镧的氢化物，将临界温度提高到零下9华氏度左右——大约是家用冰箱的温度。
但再次出现了一个问题。临界温度会随着周围压力的变化而变化，而氢化物超导体似乎需要相当高的人类无法承受的压力。镧氢化物仅在超过150吉帕的压力下才达到超导状态——这大约相当于地核的条件，对于地表世界的任何实际应用来说都太高了。
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因此，当纽约州北部罗切斯特大学的机械工程师展示一种由另一种稀土元素镥制成的氢化物时，他们感到非常惊讶。根据他们的结果（这些结果此后已被撤回），镥氢化物在约70华氏度和1吉帕的压力下实现超导。这仍然是地球海平面大气压的10,000倍，但已经足够低，可以用于工业设备。
“这不是高压，”布法罗大学理论化学家伊娃·祖瑞克说。“如果能够复制，[这种方法]可能会非常有意义。”
然而，科学家们以前也见过这种尝试。2020年，同一研究小组声称他们发现了一种碳硫氢化物中的室温超导性。在最初的轰动之后，他们的许多同行指出，他们错误地处理了他们的数据，并且他们的工作无法复制。最终，罗切斯特大学的工程师们屈服了，并且也撤回了那篇论文。
现在，他们正面临着关于镥超导体的相同质疑。“这真的需要得到验证，”格林说。初步迹象并不乐观：中国南京大学的一个团队最近试图复制该实验，但未获成功。
“许多团队应该能够重现这项工作，”格林补充道。“我认为我们很快就会知道这是否正确。”
但是，如果新的氢化物确实标志着第一个室温超导体——接下来会怎样？工程师们会明天就开始在地球上架设输电线路吗？不完全是。首先，他们必须了解这种新材料在不同温度和其他条件下的行为，以及它在更小尺度上的样子。
“我们还不知道其结构是什么。在我看来，它将与高压氢化物截然不同，”祖瑞克说。
如果超导材料可行，工程师们将不得不学会如何制造它以供日常使用。但如果他们成功了，其结果可能会为改变世界的科技带来福音。
