室溫超導技術，可以讓物體在接近或等于常溫常壓的條件下實現(xiàn)超導電性，意味著材料能夠在沒有電阻的狀態(tài)下傳輸電流，也意味著一旦實現(xiàn)這一技術，將徹底改變電力工程、交通運輸、信息技術和科學儀器等多個領域，因此室溫超導技術也被冠以“凝聚態(tài)物理學的圣杯”，備受矚目。

而在去年，美國羅切斯特大學蘭加·迪亞斯（Ranga Dias）研究談對宣稱，已經實現(xiàn)了科學界追求多年的室溫超導。然而，這場轟動學術界的發(fā)現(xiàn)，如今卻被坐實存在實驗數(shù)據(jù)偽造、抄襲等多項學術不端行為。

迪亞斯的“trick”

1911年，荷蘭物理學家卡麥林·昂尼斯（Heike Kamerlingh Onnes）在實驗中發(fā)現(xiàn)，當汞的溫度降至4.2K（-268.9℃）時，其電阻突然將為零，這是超導現(xiàn)象的首次出現(xiàn)。

到了1950年，金茲堡-朗道理論被提出，這一理論不僅是朗道對稱破缺思想最偉大的應用，也開創(chuàng)了物理學中有效場論方法應用的先河。1957年，John Bardeen、Leon Cooper和John Schrieffer提出了由他們三人首字母組成的BCS理論，解釋了超導現(xiàn)象的微觀機制，為超導體的研究奠定了理論基礎。

基于這一理論，科學家McMillan提出，超導轉變溫度可能存在上限，一般認為不會超過40K。這就是歷史上著名的麥克米蘭極限。

理論奠定之后，便是水磨工夫，因為想要使材料具備超導特性，需要極低溫度，這導致超導材料并不具備普遍特性，即便生產出來，使用成本也非常昂貴。因此，在常溫常壓下也能讓材料展示出超導特性，也就是室溫超導，成為超導技術普遍化必須邁過的門檻。

時間來到2023年，美國羅切斯特大學的迪亞斯和韓國研究團隊都宣稱自己發(fā)現(xiàn)了“室溫超導”，險些讓這一年成為室溫超導元年。但很快，科學家們發(fā)現(xiàn)韓國團隊所推出的室溫超導材料LK-99在各實驗室中復現(xiàn)的結果并不一致。

與此同時，韓國超導學會也成立了“LK-99驗證委員會”來檢驗這一成果的真實性。根據(jù)兩篇論文中提供的數(shù)據(jù)和已發(fā)布的視頻，韓國超導學會宣布LK-99不能被稱為室溫超導體。

迪亞斯的室溫超導論文則更為神奇，其內容無法復現(xiàn)，受到了科學界的廣泛質疑。隨后迪亞斯發(fā)表的室溫超導研究論文先后兩次被《自然》撤回，其他兩篇論文也遭到了撤回。

為此美國學術研究的主要資助者國家科學基金會（NSF）針對這一事件開始展開調查，調查時間長達十個月，于今年2月8日結束。迪亞斯所處的羅切斯特大學聘用的調查小組審查了針對迪亞斯的16項指控，并得出結論稱，其每一項指控均有可能存在學術不端行為。而早在2021-2022年見，羅切斯特大學便已經進行了三次針對迪亞斯超導體研究學術不端行為的調查，但均未發(fā)現(xiàn)確鑿證據(jù)。

除了數(shù)據(jù)造假以外，迪亞斯還被指控存在抄襲行為。目前，羅切斯特大學正打算于2024-2025學年末到期之前解雇迪亞斯。至此，這輪備受關注的室溫超導終究以一場鬧劇落下了帷幕，但室溫超導技術的發(fā)展并未停止。

持續(xù)推進的室溫超導

什么才算是真正的室溫超導呢？科學界所認定的室溫超導，即在溫度為300K，能同時出現(xiàn)絕對零電阻和完全抗磁性的材料。不過目前為止，還沒有任何一個研究團隊能夠做出來常壓室溫超導體，哪怕高壓的室溫超導體也沒有做出來。

但這并不意味著超導技術在這么多年的發(fā)展中并沒有進步，科學界正在向著室溫超導的方向逼近。

1987年美國華裔科學家朱經武與中國臺灣物理學家吳茂昆以及大陸科學家趙忠賢相繼在釔-鋇-銅-氧系材料上把臨界超導溫度提高到90K以上，突破了液氮的“溫度壁壘（77K）”。

2008年，日本科學家發(fā)現(xiàn)了鐵基超導材料，其最高臨界溫度超過了麥克米蘭極限。同年，趙忠賢院士帶領團隊將鐵基超導體的臨界溫度提高到了55K，推動中國高溫超導研究走在了世界最前沿，并一直保持到現(xiàn)在。

2012 年，清華大學的薛其坤及其合作者發(fā)現(xiàn)生長在SrTiO3襯底上的單原子層FeSe具有高于77K的超導臨界溫度，這也是目前鐵基超導體的最高超導臨界溫度記錄。

到2014年，吉林大學教授馬琰銘、崔田團隊各自通過理論計算預測：硫化氫在160GPa下超導臨界溫度為80K；硫化氫與氫的復合結構在200GPa下超導臨界溫度在191K至204K之間。

2015年，德國馬普學會化學研究所物理學家Mikhail Eremets團隊在高壓條件下的硫化氫結構中達到了203K的超導臨界溫度。2019年，Eremets團隊再次在《自然》發(fā)文報告了鑭-氫化物在170GPa、250K（約-23℃）的超導性，這也是此前高溫超導體的最高臨界溫度紀錄。

當然，目前的這些成功還遠遠稱不上室溫超導，但相比最開始那無比嚴苛的條件下才能實現(xiàn)超導特性，如今的材料實現(xiàn)超導特性的條件已經相對“寬容”的多。

值得一提的是，超導材料的探索難度極大，許多人調侃堪比“煉丹”，過去主要結合科學家的經驗將各種元素混合在一起，然后再通過各種壓力和溫度條件下測試該材料是否超導，因此效率極低。

但如今，國內的科研機構已經開始借助超級計算機建立起龐大的數(shù)據(jù)庫，并利用AI進行數(shù)字模擬測試，極大地提升了實驗效率。并且不同科學家所做的實驗，都可以進入到一個數(shù)據(jù)庫中，進而能訓練處一套可靠的預測系統(tǒng)。并通過計算或實驗測量一個新材料的基本性能參數(shù)之后，能夠更加高效地判斷這款材料在室溫超導上的潛力。

不過室溫超導仍然是一個極具挑戰(zhàn)性的科學問題，好消息是，目前中國在超導基礎研究方面已經走在了世界前列，并伴隨著國內AI大模型、超算、材料基因組等新技術，加速推動超導的研究。

寫在最后

迪亞斯的室溫超導最終還是以一場鬧劇收官，但超導技術所引起的社會熱議還是值得關注。證明人們依然在期待這項基礎科研的進度，以及渴望這項技術突破后所帶來的科技發(fā)展。這種熱度，也將有助于科學的持續(xù)進步。

不過需要說明的是，即便室溫超導技術得以實現(xiàn)，也無法立刻改變我們的社會。就好像牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力，愛因斯坦提出了相對論與質能方程，圖靈奠定了AI的基礎一樣，這些技術的突破，還需要時間來實現(xiàn)。

美室溫超導作者被坐實造假，但室溫超導技術研發(fā)并未停止

室溫超導技術，可以讓物體在接近或等于常溫常壓的條件下實現(xiàn)超導電性，意味著材料能夠在沒有電阻的狀態(tài)下傳輸電流，也意味著一旦實現(xiàn)這一技術，將徹底改變電力工程、交通運輸、信息技術和科學儀器等多個領域，因此室溫超導技術也被冠以“凝聚態(tài)物理學的圣杯”，備受矚目。

而在去年，美國羅切斯特大學蘭加·迪亞斯（Ranga Dias）研究談對宣稱，已經實現(xiàn)了科學界追求多年的室溫超導。然而，這場轟動學術界的發(fā)現(xiàn)，如今卻被坐實存在實驗數(shù)據(jù)偽造、抄襲等多項學術不端行為。

迪亞斯的“trick”

1911年，荷蘭物理學家卡麥林·昂尼斯（Heike Kamerlingh Onnes）在實驗中發(fā)現(xiàn)，當汞的溫度降至4.2K（-268.9℃）時，其電阻突然將為零，這是超導現(xiàn)象的首次出現(xiàn)。

到了1950年，金茲堡-朗道理論被提出，這一理論不僅是朗道對稱破缺思想最偉大的應用，也開創(chuàng)了物理學中有效場論方法應用的先河。1957年，John Bardeen、Leon Cooper和John Schrieffer提出了由他們三人首字母組成的BCS理論，解釋了超導現(xiàn)象的微觀機制，為超導體的研究奠定了理論基礎。

基于這一理論，科學家McMillan提出，超導轉變溫度可能存在上限，一般認為不會超過40K。這就是歷史上著名的麥克米蘭極限。

理論奠定之后，便是水磨工夫，因為想要使材料具備超導特性，需要極低溫度，這導致超導材料并不具備普遍特性，即便生產出來，使用成本也非常昂貴。因此，在常溫常壓下也能讓材料展示出超導特性，也就是室溫超導，成為超導技術普遍化必須邁過的門檻。

時間來到2023年，美國羅切斯特大學的迪亞斯和韓國研究團隊都宣稱自己發(fā)現(xiàn)了“室溫超導”，險些讓這一年成為室溫超導元年。但很快，科學家們發(fā)現(xiàn)韓國團隊所推出的室溫超導材料LK-99在各實驗室中復現(xiàn)的結果并不一致。

與此同時，韓國超導學會也成立了“LK-99驗證委員會”來檢驗這一成果的真實性。根據(jù)兩篇論文中提供的數(shù)據(jù)和已發(fā)布的視頻，韓國超導學會宣布LK-99不能被稱為室溫超導體。

迪亞斯的室溫超導論文則更為神奇，其內容無法復現(xiàn)，受到了科學界的廣泛質疑。隨后迪亞斯發(fā)表的室溫超導研究論文先后兩次被《自然》撤回，其他兩篇論文也遭到了撤回。

為此美國學術研究的主要資助者國家科學基金會（NSF）針對這一事件開始展開調查，調查時間長達十個月，于今年2月8日結束。迪亞斯所處的羅切斯特大學聘用的調查小組審查了針對迪亞斯的16項指控，并得出結論稱，其每一項指控均有可能存在學術不端行為。而早在2021-2022年見，羅切斯特大學便已經進行了三次針對迪亞斯超導體研究學術不端行為的調查，但均未發(fā)現(xiàn)確鑿證據(jù)。

除了數(shù)據(jù)造假以外，迪亞斯還被指控存在抄襲行為。目前，羅切斯特大學正打算于2024-2025學年末到期之前解雇迪亞斯。至此，這輪備受關注的室溫超導終究以一場鬧劇落下了帷幕，但室溫超導技術的發(fā)展并未停止。

持續(xù)推進的室溫超導

什么才算是真正的室溫超導呢？科學界所認定的室溫超導，即在溫度為300K，能同時出現(xiàn)絕對零電阻和完全抗磁性的材料。不過目前為止，還沒有任何一個研究團隊能夠做出來常壓室溫超導體，哪怕高壓的室溫超導體也沒有做出來。

但這并不意味著超導技術在這么多年的發(fā)展中并沒有進步，科學界正在向著室溫超導的方向逼近。

1987年美國華裔科學家朱經武與中國臺灣物理學家吳茂昆以及大陸科學家趙忠賢相繼在釔-鋇-銅-氧系材料上把臨界超導溫度提高到90K以上，突破了液氮的“溫度壁壘（77K）”。

2008年，日本科學家發(fā)現(xiàn)了鐵基超導材料，其最高臨界溫度超過了麥克米蘭極限。同年，趙忠賢院士帶領團隊將鐵基超導體的臨界溫度提高到了55K，推動中國高溫超導研究走在了世界最前沿，并一直保持到現(xiàn)在。

2012 年，清華大學的薛其坤及其合作者發(fā)現(xiàn)生長在SrTiO3襯底上的單原子層FeSe具有高于77K的超導臨界溫度，這也是目前鐵基超導體的最高超導臨界溫度記錄。

到2014年，吉林大學教授馬琰銘、崔田團隊各自通過理論計算預測：硫化氫在160GPa下超導臨界溫度為80K；硫化氫與氫的復合結構在200GPa下超導臨界溫度在191K至204K之間。

2015年，德國馬普學會化學研究所物理學家Mikhail Eremets團隊在高壓條件下的硫化氫結構中達到了203K的超導臨界溫度。2019年，Eremets團隊再次在《自然》發(fā)文報告了鑭-氫化物在170GPa、250K（約-23℃）的超導性，這也是此前高溫超導體的最高臨界溫度紀錄。

當然，目前的這些成功還遠遠稱不上室溫超導，但相比最開始那無比嚴苛的條件下才能實現(xiàn)超導特性，如今的材料實現(xiàn)超導特性的條件已經相對“寬容”的多。

值得一提的是，超導材料的探索難度極大，許多人調侃堪比“煉丹”，過去主要結合科學家的經驗將各種元素混合在一起，然后再通過各種壓力和溫度條件下測試該材料是否超導，因此效率極低。

但如今，國內的科研機構已經開始借助超級計算機建立起龐大的數(shù)據(jù)庫，并利用AI進行數(shù)字模擬測試，極大地提升了實驗效率。并且不同科學家所做的實驗，都可以進入到一個數(shù)據(jù)庫中，進而能訓練處一套可靠的預測系統(tǒng)。并通過計算或實驗測量一個新材料的基本性能參數(shù)之后，能夠更加高效地判斷這款材料在室溫超導上的潛力。

不過室溫超導仍然是一個極具挑戰(zhàn)性的科學問題，好消息是，目前中國在超導基礎研究方面已經走在了世界前列，并伴隨著國內AI大模型、超算、材料基因組等新技術，加速推動超導的研究。

寫在最后

迪亞斯的室溫超導最終還是以一場鬧劇收官，但超導技術所引起的社會熱議還是值得關注。證明人們依然在期待這項基礎科研的進度，以及渴望這項技術突破后所帶來的科技發(fā)展。這種熱度，也將有助于科學的持續(xù)進步。

不過需要說明的是，即便室溫超導技術得以實現(xiàn)，也無法立刻改變我們的社會。就好像牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力，愛因斯坦提出了相對論與質能方程，圖靈奠定了AI的基礎一樣，這些技術的突破，還需要時間來實現(xiàn)。