室温超导大有前途
晏成和
读罗会仟先生博客：2023年3月8日，一则“大新闻”点爆了科技界。来自美国罗切斯特大学的迪亚斯（Ranga Dias）等人宣布发现“近常压室温超导”材料，一种由稀土材料镥与氮-氢 （Lu-N-H）构成的三元化合物，在1万个大气压下（1GPa 或 10 kbar）可以实现最高温度为294 K（即21°C）的超导电性。
在这篇论文中，提供了多个超导证据：1. 零电阻效应；2.抗磁性效应，可以抵御外磁场的侵入；3. 比热跃变，比热存在不连续的跃变。有这三点证据，足以判断材料的超导电性。
论文还给出了材料的X射线衍射和拉曼光谱数据，这个材料在常压是蓝色的小晶体，加压之后会变成粉色，最后变成了红色。罗先生说：如此反常的温度-压力相图和奇怪的颜色变化，令人十分狐疑。加之，该团队在两年前发表的 “室温超导”受到领域内诸多科学家的严重质疑，争议2年后没有人能够重复出他们的结果。Nature做出了撤稿决定。这一次Dias的室温超导是不是再摆乌龙？令学界疑虑重重……
依据报道事实和令人匪夷所思的实验材料的颜色变化，结合之前我对超导的探索，我认定这一次Dias团队的室温超导的呈现是真实可信的、大有前途。
拙博《超导体导电原理》[1]中写到，超导体导电原理是：在很低的温度下，物体的核外电子速率降低，达到临界温度，价电子运转速率越来越低。价和电子的运转缓慢，造成了原子暂时缺失价电子的现象。核心就挪用相邻核心的价电子，相邻核心又挪用，所有的核心都向某一方向近邻挪用，于是形成外层电子公用。这种核外层电子公用的状态就是物质的超导态，核外层电子处于公用的状态的物体就是超导体。
温度降低，电子运转缓慢，形成了核外电子公用的电子流——超导电流。核心把公用的电子流当成自己所需求的电子一部分，用核心的库仑力去顺势输运它，让其在自己身边流过，于是超导电流不仅不受到阻力，而且还获得了一份来自核心的输运力。在原子库仑力的接力输送下，电子畅通无阻，形成了电阻为零的超导现象，价和电子速率降低、电子公用是超导形成的重要条件。
这个镥-氮-氢 （Lu-N-H）化合物，在常压是蓝色的小晶体，加压之后会变成粉色，最后变成了红色。物体的颜色变化并不奇怪，而是自然事实的真实反映：材料颜色来自于核外电子速率伴生的波（电磁波），化合物颜色随着压力变化，说明核外电子速率在压力下发生了变化；压力小、分子间距适当外电子速率高、伴生波频率高、光色频率高（呈蓝色）；随着压力增大、化合物分子间距离变小，分子外电子运转受到相互干扰、速率变小，伴生波频率降低、光色频率低（呈红色）。实验报告:化合物颜色随着压力由蓝变红，说明随着压力增大、化合物价和电子速率降低。
在1万个大气压之下，化合物价和电子速率越来越低，如同低温下电子速率降低的效果，造成了原子暂时缺失价电子的现象。核心就挪用相邻核心的价电子，相邻核心又挪用，所有的核心都向某一方向近邻挪用，于是形成外层电子公用。这种核外层电子公用的状态就是物质的超导态，核外层电子处于公用的状态的物体就是超导体。
压力之下，电子运转缓慢，形成了公用的电子流——超导电流。核心把公用电子流当成自己所需求的电子一部分，用核心的库仑力去顺势输运它，于是超导电流不仅不受到阻力，而且还获得了一份来自核心的输运力，形成了电阻为零的超导现象。
Dias团队的室温压力超导的呈现有物理依据、真实可信。今后除了低温超导，人类又研发了压力超导，并且压力超导比低温超导的制备相对容易，Dias团队研发的室温压力超导一定大有前途。
2023/3/10
参考文献
[1]晏成和，超导体导电原理，科学网
https://blog.sciencenet.cn/blog-73066-1136202.html
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