休斯頓大學與美國得克薩斯超導中心(TcSUH)的科研團隊近日取得重大突破,成功將常壓超導轉變溫度提升至151開爾文(約零下122攝氏度),刷新了保持30余年的133開爾文紀錄。這一成果標志著高溫超導領域邁入全新階段,相關研究已發表于《美國國家科學院院刊》(PNAS)。
研究團隊通過創新性的“壓力淬火”技術,在接近絕對零度的環境中對水銀化合物Hg-1223施加30萬倍大氣壓后迅速降壓,成功將材料的超導臨界溫度提高了18開爾文。這一方法突破了傳統認知——此前多數超導材料僅在極端高壓下才能展現優異性能,而新工藝通過快速釋放壓力,將高壓狀態下的超導特性“鎖定”在材料結構中,使其在常壓下仍能保持穩定。
超導現象自1911年被發現以來,科學家始終致力于提升臨界溫度以實現室溫應用。1993年,汞基銅氧化物陶瓷(Hg1223)以133開爾文的紀錄成為常壓超導領域的標桿,但此后進展緩慢。此次休斯頓大學團隊的研究不僅將紀錄大幅推進,更驗證了“壓力淬火”技術的可行性,為后續材料設計提供了新思路。
論文第一作者Liangzi Deng指出,常壓超導材料的突破將顯著降低研究門檻。傳統高壓實驗需依賴特殊設備,而常壓材料可直接使用常規儀器分析,這有助于加速超導技術的商業化進程。例如,超導電纜若能替代現有電網,可減少約8%的電力傳輸損耗,每年節省數十億美元成本并降低碳排放。
盡管當前紀錄與室溫超導(約300開爾文)仍存在約140攝氏度的差距,但研究團隊強調,這一成果已為能源領域帶來革命性前景。論文通訊作者Ching-Wu Chu表示,超導技術的普及可能重塑電力、交通和醫療等行業,例如實現無損耗儲能、高效磁懸浮列車和低成本核磁共振設備等應用。
該研究的核心創新在于對材料相變過程的精準控制。通過結合高壓物理與低溫淬火技術,團隊成功將短期高壓效應轉化為長期穩定特性,這一策略或可推廣至其他量子材料體系。目前,團隊正探索將技術應用于銅氧化物和鐵基超導體,以進一步逼近室溫目標。










