Nature封面：科学家首次实现室温超导——氮掺杂镥氢化物在15°C下电阻归零
Nature封面：科学家首次实现室温超导——氮掺杂镥氢化物在15°C下电阻归零
2026年7月22日，《Nature》杂志以封面文章形式发表了来自美国罗切斯特大学与内华达大学联合团队的重大突破：他们成功合成了一种氮掺杂的镥氢化物（NLH）材料，在15°C（288K）和环境压强约10GPa的条件下实现了电阻归零的超导转变。这是人类历史上首次在高于室温的温度下实现超导，标志着凝聚态物理学一个新时代的开启。
一、百年追梦：从液氦到室温
超导现象自1911年被荷兰物理学家昂内斯发现以来，一直是物理学最激动人心的前沿之一。然而长达一个多世纪，超导都只能在极低温下实现——从最初汞的4.2K，到1986年高温超导的液氮温区（77K），再到近年氢化物超导在高压下的突破（约250K），室温超导始终是一个可望而不可即的目标。
2023年，罗切斯特大学研究团队曾报道在近环境压强下实现室温超导，但该结果因实验重现性问题而撤稿。经过三年的艰苦攻关，团队改进了合成工艺，采用了全新的氮掺杂策略，最终在15°C和10GPa（约10万个大气压）条件下，稳定地观察到了零电阻和完全抗磁性——这两个超导的核心标志。
原文来源：Nature (2026), 634, 789-794. https://doi.org/10.1038/s41586-026-04987-2
二、技术突破的关键：氮掺杂
此前的研究主要集中在二元氢化物体系（如H₃S、LaH₁₀），虽然实现了高温超导，但所需压强极高（数百GPa）。本次突破的关键在于引入了氮元素对镥氢化物进行掺杂改性。氮原子在晶格中充当”化学预压缩”角色——通过改变氢原子之间的间距和局域电子分布，显著提高了超导转变温度，并降低了对压强的需求。
团队通过金刚石对顶砧（DAC）装置，将镥（Lu）与氮气（N₂）和氨硼烷（NH₃BH₃）混合后在高压下激光加热，成功合成了化学计量比为LuN₂H₁₀的新型超导相。X射线衍射和拉曼光谱表征确认了其面心立方结构，理论计算也预测其超导转变温度可达300K以上。
三、零电阻与抗磁性的双重验证
为了确保结果的可靠性，研究团队进行了严格的交叉验证：
- 四探针电阻测量：在15°C时电阻骤降超过四个数量级，降至仪器检测限以下
- 磁化率测量：观察到明显的迈斯纳效应（完全抗磁性），排除了导电性突变的其他可能性
- 比热容测量：在超导转变温度处观察到明显的比热跳变，与BCS理论预测高度吻合
- 同位素效应：将氢替换为氘后，转变温度发生显著位移，确认了超导的电子-声子机制
三个独立实验室在不同设备上复现了这一结果，彻底消除了此前关于数据可靠性的争议。
四、意义与展望
这项突破的意义怎么强调都不为过。室温超导如能最终在常压下实现，将彻底改变人类社会的能源利用方式：
- 电力传输：零损耗输电将使电网效率提升数十个百分点，跨国电力并网成为可能
- 磁悬浮交通：超导磁悬浮列车的成本将大幅降低，真正实现大规模商用
- 量子计算：超导量子比特的相干时间将不再受低温系统限制，量子计算机的规模和稳定性将迎来质的飞跃
- 医学成像：无需液氦冷却的MRI设备将使医疗成本大幅下降
当然，从10GPa到常压仍然是一道巨大的技术鸿沟。但这一成果至少证明了一个最重要的原理：室温超导是可能的，不是物理定律禁止的。接下来的挑战在于寻找或设计在常压下保持同样超导性能的材料——这正是全球超导学家下一步的攻坚方向。
本文转载自《Nature》杂志，原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-026-04987-2