4. 超导材料探索之路
超导长期以来都是基础物理研究中的一个重要前沿领域。自1911年4月8日，第一个超导体——金属汞被发现存在4.2 K的超导电性以来，物理学家发现了大量单质和合金超导体，但是它们的超导临界温度都很低[4]，75年过去了，探索到的最高临界超导温度的化合物是Nb3Ge ，为23.2 K。
典型超导材料发现的年代和临界温度
如此低的超导温度意味着，实现超导应用必须依赖于昂贵的低温液体——如液氦等来维持低温环境。这导致超导应用的成本急剧增加，维持低温的成本甚至远远超过了材料本身的价值。寻找更高临界温度，特别是液氮温区(77 K)以上的可实用化超导材料，成为材料探索的重要目标。
1986年瑞士苏黎世IBM公司的柏诺兹和缪勒在铜氧化物体系发现了35 K的超导[10]。在中美等国科学家的推动下，该记录在五年内不断刷新，于1994年左右创造了常压下135 K、高压下164 K的临界温度新记录[4][11]。然而，铜氧化物高温超导材料属于氧化物陶瓷，缺乏柔韧性和延展性，容易在承载大电流时失去超导电性而迅速发热，应用起来存在许多技术难度。而且，其物理性质极其复杂，难以被现有理论框架解释。寻找新型的高温超导体，势在必行。
2008年2月23日日本科学家报道了铁砷化物体系中存在26 K的超导电性[12]。在中国科学家的努力下，这类材料的超导临界温度很快就突破了40 K，在块体材料中实现了55 K的高温超导电性[13]。新一代高温超导家族——铁基超导就此宣告发现。只是，这类超导体大都含砷或碱金属，不仅有毒而且对空气敏感，应用方面同样存在不少局限性。
高于40 K以上的超导体又被称之为高温超导体，铜氧化物和铁基超导体，是目前发现了仅有的两大高温超导家族[14]。
尽管人们在单质金属、合金、氧化物、甚至有机物中都发现了超导电性，人们一直渴望寻找到室温下的实用超导体。关于室温超导的梦想，一直没有间断过！美国、中国、日本等国科学家都曾先后立项探索室温超导体，日本更是提出了寻找400 K以上超导体的远景目标。
5. 室温超导有可能实现吗？
寻找室温超导之路是十分艰难坎坷的，百余年来，无数材料科学家付出了许多心血。到近年来，几乎平均每个月都有新超导体被发现，这些超导体有的被后续重复实验证实，有的则无法重复出来，有的是乌龙事件，还有的是学术造假行为。
如前所述，判断一个材料是否超导体，必须同时具有零电阻效应和完全抗磁性两大特征，电阻不降到零或抗磁性很差都不能100%断定是超导。历史上，有多个“超导体”因为没有确切证据，而被科学家戏称为“可疑超导体”，简称USO (Unidentifided Superconducting Objects)，和传说中的UFO有的一拼。这些USO中，有的宣称达到了200 K以上甚至 400 K的超导电性，却从未被更多的科学实验检验过。
一些可疑超导体
为了谋取个人利益，一些科研工作者甚至铤而走险，不惜造假发论文。
例如一位叫Jan Hendrik Sch?n的德国人，就曾在2001年间疯狂灌水，宣称在C60等材料中发现52 K以上的高温超导电性以及其他一系列的电子器件应用，其论文产出效率达到了每8天一篇的速度！最终被科学家发现他几乎所有论文均造假，Science杂志于2002年撤稿8篇，Nature杂志于2003年撤稿7篇，其他学术期刊也纷纷撤稿数十篇。他的母校实在看不下去，把他博士学位撤销了，尽管后来双方又反复打官司，最终在2011年9月终审决定还是撤销学位。这桩科学丑闻轰动了全世界，他本人也被成为“物理学史上50年一遇的大骗子”。
打开谷歌(这种事情不能靠度娘了)，键入“room temperature superconduct”，你将得到661000个搜索结果。可见，人们对室温超导体的关切程度之热。
英文维基百科同样给出了几个“室温超导体”的例子，其实2000、2003、2012、2014等年里都有正式的科研论文发表，号称寻找到了“室温超导体”。
一些网站上经常曝出各种高临界温度的超导体，如室温下的铜氧化物超导体、室温下的金属合金、700 K超导的碳纳米管等等。然而，这些实验报道，无一例外，都从未被重复实验确认过。当然，更多的是，这些报道的实验数据都极其粗糙甚至低劣，难以被任何一个有科学良知的人信服。
几个报道的所谓“室温超导体”
可见，尽管大部分科学家都坚信室温超导体的存在，但真正要100%确认一个室温超导体，却从来不是件容易的事儿。
和实验物理学家的小心谨慎不同，理论物理学家的预言往往比较大胆。在不违反已知物理原理基础上，理论预言可能的室温超导体还是不少的，其中典型代表之一是金属氢。
我们知道，氢在常压下为气体，倘若不断施加高压，氢会被液化，而后固化，再进一步压缩氢原子之间的间距，最终会变成金属化的氢。金属氢具有非常高的热振动能量，可以提供高温超导电性形成所需要的媒介，很可能就是室温超导体。
令实验物理学家郁闷的是，他们不断努力改进实验装置，通过金刚石对顶压砧把压力提高到了325 万个大气压，固态金属氢终于在2015年被成功实现[15]。如此高的压力，已经接近地心内部压力(约360 GPa)了，这时氢分子早已被打断成了单个氢原子，但却没有发现超导电性！
十分有趣的是，包括中国的研究人员在内的科学家还从理论上预言氢的化合物H2S-H2体系在高压下可能实现191 K的高温超导，将突破铜氧化物中164 K的临界温度记录。
同在2015年，德国科学家A.P. Drozdov等人宣称在硫化氢中发现了203 K的超导电性，距离300 K的室温，几乎一步之遥。只是，条件同样非常苛刻——要在200万个大气压下(200 GPa)才可以。实验技术难度非常之大，要在低温状态下把极其容易爆炸的硫化氢通入金刚石压砧装置，还要能够在超高压下测量其电阻和磁化率。论文于2014年12月1日贴到预印本网站arXiv，历经半年多后才投稿到了Nature杂志上[16]。
据说，为了避免前车之鉴，这半年时间内，Nature杂志预先请了一个专家团到德国的实验室去，要求查看所有的原始实验记录，并实地重复出实验结果。在保证零电阻结果可靠性之后，专家团还要求他们进行了完全抗磁性的测量，最终确立了200 K以上超导的准确性，才允许投稿，并且花了近一个月时间审稿才被接收。
后来，论文中的若干现象被日本和中国科学家重复实验证实，科学界才慢慢接受这个结果，在此之前，几乎所有人对Drozdov的学术报告都反应显得冷淡。200 K超导，看上去很美，但在如此高压下却难以实用。而且，我们熟知的臭鸡蛋味硫化氢H2S，在两个金刚石对顶砧中间承受如此巨大的压力，已经变成新的H3S结构。话说压个屁屁就超导，屁也不是那个屁了。
至此，寻找常压下的实用型室温超导体，仍然是个梦。
硫化氢在高压下超导和金属氢的高压制备
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