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美国休斯顿大学研究团队近日宣布，他们在常压条件下将一类铜氧化物材料的超导转变温度提升至151开尔文（约零下122摄氏度），创造了目前已知在常压下工作的超导体最高临界温度纪录，被认为是向“实用化超导”迈出的关键一步。研究人员指出，这一突破有望在未来显著降低输电损耗和制冷成本，为电网、医疗成像和聚变能源等领域的技术升级铺路。
这一成果来自休斯顿大学德克萨斯超导中心（TcSUH）团队，由物理学家朱经武（Ching‑Wu Chu）与邓亮子（Liangzi Deng）领衔，相关论文已发表在美国《国家科学院院刊》（PNAS）。实验表明，经过特殊处理后，材料在151开尔文以下可以实现零电阻输运，这一临界温度较此前保持常压纪录的汞基铜氧化物超导体Hg1223（临界温度133开尔文）提高了约18摄氏度。
超导现象是指某些材料在低于特定温度后电阻突然降为零，并排斥外磁场的量子态，对长距离输电、强磁场产生以及高灵敏探测具有重要意义。目前，超导技术已广泛应用于核磁共振成像（MRI）、粒子加速器等装置，也被视为未来聚变反应堆、高效电子器件等系统不可或缺的核心技术之一。然而，大多数传统超导体需要接近绝对零度的极低温环境，常依赖昂贵的液氦制冷，极大限制了大规模工程应用。
为推动超导温度不断攀升，科研界已探索数十年。早在1987年，朱经武及其同事就发现YBCO高温超导体，其在约93开尔文（零下180摄氏度）即转变为超导，曾引发全球高温超导研究热潮。1993年，研究人员又找到汞基铜氧化物Hg1223，将常压临界温度纪录推高到133开尔文，并保持至今。此次151开尔文的新纪录在这一基础上再次明显抬升上限，缩小了与室温超导之间的温差。
此次突破的关键在于一种被称为“压力淬火”（pressure quenching）的工艺。这一方法在其他材料加工领域（如人造金刚石制备）中早已成熟，但此前尚未真正用于超导体系。研究团队首先在极高静水压环境下对材料施压，使其晶体结构及电子态发生改变，从而提升临界温度；随后在维持压力的状态下降温到设定温度，再迅速解除外压，使材料在常压下“锁定”高压状态下形成的亚稳结构及其超导特性。通过这一过程，材料无需持续承受高压即可在日常环境压力中维持更高的超导转变温度。
“电网在输电过程中大约要损失8%左右的电能，”作为论文通讯作者之一的朱经武表示，如果能利用高温常压超导材料显著降低输电损耗，将意味着每年可节省数十亿美元的能源成本，同时减少发电需求和环境压力。邓亮子则指出，一旦材料能够在常压下稳定工作，科研人员便可以借助各种成熟实验手段深入研究其机理，并在此基础上开发适用于现实条件的器件和系统，这对推动超导技术的工程化至关重要。
近年来，科学界在高压条件下已经多次报告接近或达到室温的超导现象，但这些体系通常需要几十万到上百万个大气压才能维持，难以转化为工程应用。朱经武表示，相关研究证明在极端压力下实现室温超导在物理上是可能的，而此次工作展示了另一个方向：通过压力淬火等手段，将高压下获得的超导态在常压环境中“冻结”下来，为未来常压室温超导的实现提供了路线示范。
尽管如此，从当前151开尔文到真正意义上的室温（约300开尔文）仍存在约140摄氏度的差距。研究人员认为，要填平这一道“鸿沟”，需要物理学家、材料科学家、化学家与工程师通力合作，从材料设计、结构调控、电子结构工程等多个方向系统推进。在本项研究的主要资助方——Intellectual Ventures的牵头下，朱经武、邓亮子等人还参与撰写了一篇配套的PNAS观点文章，系统提出了包括压力淬火在内的六大材料改性策略，为实现更高临界温度提供了“路线图”。
Intellectual Ventures超导研究负责人Rohit Prasankumar在评论中指出，室温超导被视为一个多世纪以来凝聚态物理学的“圣杯”，而休斯顿大学团队的成果显示，这一目标比以往任何时候都更接近现实。他同时强调，从151开尔文迈向真正室温仍任重道远，需要全球科研界持续投入和有计划的协同攻关。朱经武则表示，对这一领域保持长期耐心和信心至关重要，“只要有足够多的人长期投入，在合适的方向上不断努力，我们终有希望把这种潜力转化为现实”。
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