5月17日，由搜狐主办的2024搜狐科技年度论坛在北京盛大开幕。多位院士、科学家与产业界人士齐聚一堂，激发智慧的深度碰撞，奔赴科技的星辰大海。
本届论坛线上线下结合，开启全天的思想盛宴。在下午的现场环节，中国科学院物理研究所研究员、科普作家罗会仟发表了《室温超导，哪里去找？》的演讲。
罗会仟希望，将来能够借助现在非常强的AI计算能力，把已有上百年的研究数据规范化、标准化，然后把实际数据训练AI，结合计算数据和实验数据凑起来。“最后甚至可以在我们的实验室用AI机器人做实验，以后我们上班会很轻松，只要告诉AI做什么材料就去合成那个材料，你就可以喝咖啡去了。”
罗会仟向参会嘉宾抛出提问：“我们说超导很有用，所以要找室温超导，但如果找到室温超导，一定是有用的吗？” 罗会仟表示，事实上一个超导材料的临界温度、临界磁场、临界密度是互相牵制的，一旦把临界温度提得很高，临界密度和电容都会降得很低，通电就不超导了，超导也不能用了。“现在我们用的所有材料，只有1万种的个位数10种左右，我们也不会倾向于在临界温度附近用，而是希望温度越低越好，因为温度越低指标越高。”
罗会仟认为，找到室温超导的话可能不好用，也不会在室温下用，但找到室温超导的科学意义是非常重大的，因为代表着人类有不断突破极限的能力。
“室温超导是终极的梦想，只要大家心存梦想，不断努力，就一定会实现。” 罗会仟强调。
中国科学院物理所研究员罗会仟
以下为演讲全文：
既然今天要讲超导，我就给大家简单科普一下到底什么是超导。去年室温超体确实比较火，但那两个事情严格来说都不算超导，所以我们要搞明白到底怎么能够证明一个材料属于超导体。
所谓的超导就是超级导电，它的导电性能是最好的，没有更好的，电阻可以达到零。超导体的电阻不仅是零，而且是绝对的零。这是一个什么概念呢？如果我们拿到生活中最常用的金属导线，也就是电线，我们用的是铜、铁和铝等等，这已经是生活中导电最好的材料，电阻率大概是10的负10次方或者10的负8次方欧姆米。如果是超导体的话，我们可以测量电阻率，只做一个超导的环，通上电流并测量磁场，可以监测有没有衰减。
科学家做了很多很多年的实验，结果告诉我们，从来就没有发现过超导簧里的电流会衰减。我能告诉大家的是，超导体的电阻率有一个上限，大概是10的负20次方到负25次方。如果大家还没有概念，我们做一个最简单的数学题，哪怕用1安培的电流造出超导小簧，需要多长时间才能彻底衰减到零？这个时间大约需要1000亿年，甚至是我们宇宙年龄的10倍左右。人类有生之年，可以认为这个材料的电阻就是零，电流就是不衰减的。很神奇，超导电阻绝对是零。
除此之外还有一个磁的特别现象，就是超导具有完全的抗磁性，如果放到一个磁场里面，可以发现只要进入超导状态就会把所有的磁动线排开，内部的磁感应强度也是零，或者抗磁的体积是100%。这是一个什么概念呢？我们生活中也有很多抗磁的材料，包括我们天天喝的水就是抗磁性材料。水的抗磁体积只有0.0009%，非常非常小。自然界中有很多金属也是抗磁的，包括铜、铝、铅等等，甚至金刚石也是抗磁的，铅笔心石墨做成所谓的定向石墨的话，这是自然材料中抗磁性最强的，不过也就是0.04%，没有任何材料可以跟100%的超导体抗磁匹敌。
有了零电阻和抗磁性，就可以说一个材料是超导体，但如果一个材料就是零电阻，是不是超导体呢？不一定，涉及到去年的室温超导事件，可以发现测量根本没有到零电阻。理论上来讲，一类材料的电阻可以是零，但不叫做超导体，叫做完美导体。因为金属里面的电阻主要是原子热振动对电子的飘移遭到干扰。我们知道热随着温度下降是越来越小的，刚才的液氮就有很低的温度，如果不断下降，降到绝对零度的话，这个时候对电子运动的干扰就没有了。要是能够找到一个非常纯净的金属，就会发现电阻基本上就是零了，但绝对零度是到不了的。这是理论意义上的理想导体，电阻也可以是零，但不是超导体，只要放到磁场里面就会发现不一样，因为对超导体来讲，不管是先降温再加磁场，还是先加磁场后降温，结果都是一样，但理想导体是不一样的。
磁悬浮是另外一个例子，去年大家应该看过很多视频，把一个东西浮起来就一定是超导体，但能磁悬浮的东西有很多很多，磁悬浮不等于超导。前面提到的水具有抗磁性，去外面抓一只青蛙是不是有水？把青蛙扔到磁场里面就会发现青蛙也可以浮起来，石墨的抗磁性相对来讲比较强，但也只有百分之零点零几，要把石墨放到磁场上面也会浮起来。无论是青蛙还是石墨，悬浮能力是非常非常差的，因为要把一个青蛙几十克的质量浮起来，至少需要16特斯拉以上，只有1克石墨的话需要1特斯拉磁场，100克左右的超导体大概只有0.5特斯拉就足够了。
超导体不仅可以浮在轨道，还可以挂在下面，原因就是超导体还有一个能力，相当于可以捕获磁场，把磁场抓到内部又锁住，靠近磁场的时候就可以推开，远离磁场的时候就可以抓回来。
除了电和磁，我们还会说到热。超导体本质上是热力学的现象，用个高大上的名词描述就是电子宏观量子凝聚态。量子都是微观粒子，电子、原子、光子都是很微观的，但对超导现象来讲其实是电子的宏观量子态，就是从宏观上可以看到是一群电子，把一群电子看作一个整体，体现的物理性质是量子。原子也可以实现宏观量子态，就是一群原子冷却到特别低的温度，也会形成巨大的量子，那也是宏观量子，只不过超导是电子的宏观量子态。
微观上来讲，超导体其实内部的电子是两两配对。配对很有趣，巴丁、库伯和施隶弗提出了BCS理论，材料中不要总是盯着一个电子怎么跑，因为盯着一个电子的话就会发现，不管怎么跑总会有能量损失的时候，总会撞到别的电子和原子，总会损失能量，所以一定会有电阻。要是考虑一对电子的话就会发现，满足一定条件的话，动量大小相等、方向相反，满足不太苛刻的条件就会发现一对电子中有一个电子能量失去了，另外一个电子能量就会得到，一个得到能量，一个失去能量，能量总是相等的，所以核心能量可以不变。一个非常巧妙的思维就可以化解这个问题，原来电子运动中可以不损失能量。
超导具有零电阻、抗磁性，必然也会很有用途，这也是我们对它很感兴趣的原因。现实中到处都可以用到电、用到磁，我们去医院做核磁共振，天天输电，家里用电器，生活中也要用到磁场，尤其是科研中要用到大量的磁场，这些都可以让超导体帮助我们实现。事实是回到家里一看，半导体到处都有，家用电器很多很多，但没有一样是超导。
为什么我们生活中见不到超导材料？核心原因就是我们的超导材料限制规模化的因素有很多，其中有三个非常关键、非常致命的因素。就像液氮，需要降到足够低的温度才会有超导，存在临界温度，同时也存在临界磁场，并不是说家电可以生成很强的电流就可以。还有一点很重要，超导材料抗性电阻是零，用中学物理一算，电流等于电压除以电阻，分母是零，是不是电流可以无穷大？事实上不是这样，超导体能够承载的电流是可以非常强的，但很遗憾，依旧存在一个上限，一旦超过这个上限，突然之间就会有电阻。要是这么使用超导体的话很危险，用着用着使劲加电流，突然之间就有电阻，然后就会发热，因为电流很大，升温就会更加不超导，这个东西就更没法用了。
当然还有很多很现实的问题，超导是不是稳定？是不是皮实？是不是有毒？性价比够不够？商业化行不行？会有很多很多实际的问题限制超导材料的应用。
我们现在找到的超导材料有很多很多，远远超过我们的想像，生活中也有很多超导材料。常见的金属包括铝、钛和铅都是超导体，现在无机化合物中各种类型的化合物都可以找到超导体。目前为止至少有1万种超导体，但没有一个是好用的。科学家就会想，因为改变临界磁场和临界电流密度难度很大，能不能突破温度的限制的？不需要低温也可以，规模化应用就有希望，这就是为什么要寻找室温超导材料。
自从超导体制法以来，室温超导一直是科学家的梦想，科学家找了很多年，也有很多新闻报道，不只是去年，往前翻很多年，每隔几年就有室温超导出来。但有一个共同的特点，报道的所有室温超导都不能被实验验证，也就是不能被独立重复出来，因此很遗憾都有问题。要是仔细看实验数据的话就会发现，不满足超导的两个定律。去年有高压的超导材料，都是一些氢化物，很高的压力下可以压成很高温度的超导体，达到接近300K的样子。很遗憾，三个实验都没有办法被重复，所以后来都被证明实验数据是有问题的。
去年还有一个故事，神奇的LK-99这样一个特别有趣的“超导体”，要是用专业角度审视这篇论文就会发现，材料抗磁体积非常小，电阻根本没有到零，就是根本不满足判断超导基本的条件，甚至都不满足化合物的研究条件，只是一个混合物，杂质含量特别多的材料，没有任何一个实验可以告诉我们能够浮在上面或者悬在下面。很显然，这绝对不是超导体，事实上是一个绝缘体。
探索室温超导到底还有没有希望？我们要不要找室温超导材料？当然是要找的，并不是因为实验曾经没法被验证，我们就放弃希望，因为室温超导一直以来都是超导界科学家终极的梦想。我们依旧可以沿着这条路，用高压的方法探索可能的室温超导，不要因为那三个不成功的实验放弃。实际上有大量的氢化物超导体依旧可以验证，而且可以存在。
因为高压下的氢化物超导可以用理论预言，算出更复杂的结构，包括三元化合物，甚至可以计算出来超导温度可以达到200摄氏度，所以绝对是室温超导体。但很遗憾，我们现在还没法合成出来，这是最好的探索室温超导的希望。问题在于，高压下材料可能没有任何应用的价值，百万大气压的压力，那么小的一点材料，没有什么可用的，可能高压就不行了，我们需要找到常压下的室温超导材料。
现代物理学家有什么思路可以找到常压下的室温超导材料？其实是有的，我们会发现有相当多的超导材料并不能够满足前面所说的BCS理论的描述，也就是说以前的理论只能描述很少一部分超导体，新的超导体温度还很高，可以达到100K以上，最高温度可以达到135K。为什么？这些材料里面有一些其它的相互作用可以帮助我们超导。BCS只考虑到电荷相互作用，但如果重新考虑的话，材料里面还有磁性相互作用，超导温度可能更高。我们要么借助磁性相互作用或者其它相互作用帮助电子配对，实现更高的超导温度，这是一种可能性，或者不一定满足强电的应用场景，不一定非得做成电线，可以做成器件。
我们可以瞄准界面超导，界面超导非常有趣，把两个绝缘体凑在一起就会发现中间一层的界面会变成超导体，还搞不清楚原理。最近科学家发现这种立方体的材料，就像魔方一样，正着放桌子上的话看一看就会发现界面是超导，要是翻个九十度就不超导，甚至本来超导温度很低，铁硒块体超导温度只有9K，削得非常薄然后放到一个特殊的衬底，可以发现界面变成65K，一下子从9K升到65K。只要找到很合适的界面，可以把本来不超导的材料变成超导，把超导很差的材料变成超导很高的材料，所以找到室温超导也有一定的希望。
超导本质还是导电，如果发现一个材料不太导电，或者导电不好，我们现在有非常粗暴的方法，就是干脆把载流子塞进去。我们有很多方法，加上电压可以把液体离子或者固体离子塞进去，然后就会导电，超导温度还变得很高，这些也是寻找室温超导很好的途径。
我们其实还有一个更现代的方法，今天的Topic是AI，其实物理界有很多种玩法，因为我们已经可以实现原子级别的操控，可以做原子积木，假设一个小小的原子基团就是超导的核心所在，可以做成各种不同形状的原子积木，甚至把一层一层石墨烯的材料剥下来转一个角度，就像我们吃奥利奥饼干一样，然后里面塞点电子进去，就会发现这种材料也变成超导，而且温度很高。我们现在的计算能力已经增加，所以可以以原子积木为单元，让计算机帮助我们预测怎么搭配才能出来超导，然后我们再去合成。
再升级就是原子智造工厂，甚至可以实现原子级别的控制，把我们的材料削成只有一层原子，然后往上面堆原子团，放纳米管，或者卷起来，把不同的一层一层的原子叠成三明治。我们现在有足够的能力操纵原子，原子制造工厂就是想要什么材料就设计什么材料、实现什么材料，想要什么性质也都可以算出来。
我们更希望将来能够借助现在非常强的AI计算能力，AI在超导研究中有一个什么好的帮助呢？现在我们已经在用了，大家都知道AI可以预测，但现在大部分的材料很难预测真实的材料，尤其是某种特别的性质。我们可以把已有上百年的研究数据规范化、标准化，然后把实际数据训练AI，结合计算数据和实验数据凑起来，最后甚至可以在我们的实验室用AI机器人做实验，以后我们上班会很轻松，只要告诉AI做什么材料就去合成那个材料，你就可以喝咖啡去了。
到目前为止，我们靠这种方法已经找到了几个超导材料，但只有几K，达不到室温。为什么我们一定要局限在地球上？今天我们有贾老师、李老师，我们可以去别的星球，为什么要死磕地球？离我们不远的木星里面就有金属氢，理论上就是室温超导体，前提是你有本事去木星挖矿。木星不行，我们可以去找小行星，形成过程就有高温高压，只不过我们没有能力拽回来。
前面我们说超导很有用，所以要找室温超导，但如果找到室温超导，一定是有用的吗？事实上一个超导材料的临界温度、临界磁场、临界密度是互相牵制的，一旦把临界温度提得很高，临界电流密度和磁场都会降得很低，稍微一通电就不超导了，超导体也不能再用了。现在我们用的所有材料，只有1万种里的10种左右，我们也不会倾向于在临界温度附近用，而是希望温度越低越好，因为温度越低指标越高。找到室温超导的话可能不好用，也不会在室温下用，但找到室温超导的科学意义是非常重大的，因为代表着人类有不断突破极限的能力，我们不知道超导看似是量子的东西，居然室温就可以出现。
室温超导是终极的梦想，只要大家心存梦想，不断努力，就一定会实现！
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