研究人员发现，超导性的一个关键条件甚至能在室温下持续存在。

寻找可在室温下工作的超导体的科学家确定了一条潜在的前进路径。来自乌得勒支、莱顿和慕尼黑的新研究表明，电子即使在室温下也能形成超导所需的电子对。这些发表于《Science》的发现表明，可能是另一项条件阻碍了这些材料实现无电阻导电。

关键似乎在于配对电子如何表现出集体行为。尽管这些电子对能在远高于此前认知的温度下存活，但它们还必须以协同方式运动，超导性才会出现。

超导为何仍难以实现

电流通过普通导体时，电阻会以热的形式造成能量损失。这在烤面包机中是有用的：电阻将金属丝加热至发光；但在电力传输和电子设备中则是不利的。超导体消除了电阻，有望支持更高效的储能、磁悬浮列车和先进量子计算机。

障碍在于温度。许多超导体必须冷却至约-260°C（-436°F），通常使用昂贵的液氦。超导现象于1911年首次被发现；20世纪80年代中期，研究人员取得重大进展，发现了可在约-173°C（-279°F）转变为超导态的材料。然而，这些高温超导体带来了一个谜团：解释常规超导性的既有理论无法说明它们的行为。

“我们完全不理解这些较高温度下的超导性，”研究负责人之一英格玛·斯瓦特（Ingmar Swart）说，“如果连它都不理解，就无法系统性地寻找在室温下成为超导体的材料，而这最终是我们的目标。”

电子对可在室温下存活

超导性需要两个基本条件。第一，电子必须形成被称为库珀对（Cooper pairs）的配对。第二，这些电子对必须处于一种称为相位相干（phase coherence）的协同量子态中运动。缺少任一条件，材料都无法维持超导性。

在常规超导体中，电子配对与相位相干会在材料冷却至临界温度以下时一同出现。新研究表明，在高温超导体中，这两个过程可以分别发生。电子对能在远高于电阻消失温度的温度下形成并保持稳定，包括在室温下。

“这确实是个好消息，”斯瓦特说，“我们证明，超导性的两个关键条件之一可以在室温下满足。如果这不可能，室温超导就完全无法实现。”

实现室温超导的剩余瓶颈

这些发现表明，将电子结合成对的相互作用在室温下仍能保持足够强。这将注意力转向相位相干，它可能是阻止材料在更高温度下实现超导的限制因素。

“将电子对结合在一起的相互作用足够强，即使在室温下也能使它们保持结合，”斯瓦特说，“这表明第二个关键要素——相位相干——才是瓶颈。”

研究人员尚未证明室温超导，但他们的结果有助于缩小对缺失条件的搜寻范围。斯瓦特计划研究相位相干如何形成，以及是什么阻止电子对在更高温度下实现相位相干。

“如果我们理解相位相干，它可能指出一条通往更高温度超导的路径。”

参考文献：Jiasen Niu, Maialen Ortego Larrazabal, Thomas Gozlinski, Yudai Sato, Koen M. Bastiaans, Tjerk Benschop, Jian-Feng Ge, Yaroslav M. Blanter, Genda Gu, Ingmar Swart and Milan P. Allan, “Equivalence of pseudogap and pairing energy in a cuprate high-temperature superconductor,” Science, 2026年11月5日. DOI: 10.1126/science.adt3444