【新唐人北京時間2026年07月27日訊】超導材料（Superconductors）被譽為推動次世代電子與能源技術的關鍵——如零耗電電子設備（以實現超高速運算與數據中心節能）、次世代能源電網（打造無損耗的智能輸電系統）、量子與先進科技（以加速量子電腦與核聚變反應堆的發展）——但前提是，它們不必如此「難伺候」。
要讓材料進入超導狀態，也就是實現電流傳輸幾乎零電阻、幾乎零能量損耗，通常需要極端嚴苛的條件：極低溫、極高壓，或是兩者兼具。
也就是説，即使知道超導技術能為我們的日常生活帶來革命性的應用——例如打造不發熱的超高速電動車充電線、無損耗的全國電網，或是強大的磁懸浮列車——我們也無法在每輛車或每條電線旁配備龐大的液氮低溫冷凍設備，甚至是能產生地底深度那種高壓的「金剛石對頂砧」（Diamond Anvil Cell）。
然而，近期由美國休士頓大學（University of Houston）物理學家領導的研究團隊，成功地在常壓（Ambient pressure）條件下，創下了迄今最高的超導轉變溫度（Critical Temperature, Tc）世界紀錄，這一突破使得距離研發出「日常條件下運作」的超導體又邁進了一步。
打破了維持數十年的「133K牆」
這項新紀錄將常壓超導轉變溫度大幅提升了近20℃，一舉達到-122.15℃（約151K）。
雖然-122.15℃聽起來依然寒冷，但相比於早期超導體必須逼近絕對零度（-273.15℃）才能運作的條件，這已經是相當「溫暖」的突破。更重要的是，這打破了該領域維持了數十年的僵局。
「這是朝向室溫、常壓實用超導體邁出的關鍵一步。」美國阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）物理學家周華（Hua Zhou）指出，「由於這種材料在常壓下仍能保持超導性，科學家可以利用普遍可得的實驗儀器對其進行研究，並開始開發能在日常環境條件下運作的相關技術。」
本次突破的材料屬於著名的銅氧化物超導體（Cuprate superconductors），其微觀結構由氧化銅層與其它金屬氧化物層交錯堆疊而成，包含汞（Hg）、鋇（Ba）與鈣（Ca）化學元素，簡稱為Hg1223。
事實上，Hg1223自1993年問世以來，就一直以140.15℃（約133K）的超導轉變溫度，保持著常壓條件下最高Tc的紀錄。然而在此之後的三十年間，常壓超導轉變溫度的推升幾乎停滯不前。
鎖定亞穩態：像製造鑽石一樣「定格」高壓特性
為了打破這道屏障，休士頓大學團隊採用了一項關鍵的物理處理技術——「壓力淬火」（Pressure-quenching）。
1. 施加極高壓：研究人員首先利用金剛石對頂砧，對Hg1223材料施加高達30吉帕（GPa）的壓力——這相當於海平面大氣壓力的 30萬倍。高壓逼迫晶格中的原子緊密擠壓，重組為具備更高超導潛力的結構。
2. 急速釋放壓力：然後，研究團隊在短時間內瞬間解除這種高壓壓力，將材料「鎖定」在一個特定的亞穩態（Metastable state）中。
什麼是亞穩態？最經典的例子就是我們熟知的鑽石。碳原子在地底深處經高溫高壓形成鑽石結晶，當它被挖掘至地表常壓環境時，雖不再承受當初的高壓環境，但仍將高壓下形成的晶體結構「凍結」並保留了下來。
在「壓力淬火」過程中，急速降壓會在材料內部誘發獨特的微觀晶格應變與結構重排。研究人員指出，正是這些留存在亞穩態中的微觀結構，讓Hg1223在壓力回落至一般常壓後，依然能記憶並維持在更高的溫度下展現超導性。
研究團隊隨後利用阿貢國家實驗室的「先進光子源」（Advanced Photon Source, APS）對材料進行分析，證實了這種材料所展現的超導特性。APS是一座功能強大的同步輻射X射線光源，能夠以極高精度觀測材料內部的微觀結構變化。
擺脫極端高壓，邁向室溫超導
如果單看「最高溫度」，Hg1223並非有史以來超導轉變溫度最高的超導體。
目前的Tc紀錄保持者是十氫化鑭（LaH₁₀），它能在-13.15℃（接近家用冷凍庫溫度）下維持超導狀態。然而，它需要高達190吉帕 的超高壓才能運作——這種壓力相當於地球外核（Outer Core）的極端環境，在現實生活中幾乎無法普及應用。
相較之下，Hg1223透過「壓力淬火」後，成功脫離了高壓設備的束縛，實現了「常壓運作」的重大跨越。
物理學家的終極夢想，是打造出「室溫且常壓」（Room-temperature, ambient-pressure）的超導材料。如果這一目標達成，將徹底改寫人類的能源與電子科技。
當然，這些應用距離真正實現仍有一段漫長的路要走，但每一次新的突破，都讓人類朝著這個目標更邁進一步。
這項研究於3月發表於《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。
（轉自大紀元/責任編輯：葉萍）
