中国科学家近日发现，一种用于制造防晒霜的有机分子在零下150摄氏度进入超导状态，不过结果本身还需要进一步验证。

2015年，一个德国科研团队发现，硫化氢在零下70摄氏度（203开尔文）会进入超导态，这是目前记录到的，能获得超导态的最高温度。然而，没人能确定硫化氢超导现象的背后机理，只有人提出了一些可能的假说。

近日，有机分子超导领域再传新突破：一种通常用于防晒霜的有机分子，在零下150摄氏度（123开尔文）和常压条件下，呈现超导态。这个温度相较于之前的有机分子超导临界温度记录高了将近100摄氏度，并与陶瓷材料的最高超导临界温度相仿。

如果这个发现被最终确认，那么有机分子超导将成为研究热点，科学家会试图制造出超导临界温度更高的材料。不过，在机理层面，该材料的超导特性仍有待探究——目前还没有理论能令人信服地解释，为什么这种分子会在这么高的温度下呈现超导特性。

金属超导材料的超导临界温度一般不会高于零下243摄氏度(30开尔文)。在低温下，金属晶格中的电子会形成库伯对，并通过相干振动相互作用。当温度足够低时，根据超导理论，相干振动能够让电子库伯对在金属晶格之间无阻运动，呈现超导现象。超导态很难维持，只要温度比临界温度稍高，超导态就会被破坏，电阻将急剧增加。

此外，所有超导体的共性之一是抗磁性，这种特性称为迈斯纳效应。新发现的任何材料，都必须体现出抗磁性，才能被科学界正式承认为超导材料。

另外一个超导材料判断标准是同位素效应。由于超导现象依赖于晶格共振，因此对晶格中原子核的质量非常敏感。如果通过同位素核替换的办法，改变晶格中原子的质量，那么该材料的超导临界温度应该会发生改变。

目前为止，物理学家普遍认为：一种材料必须同时具备电导率相变、抗磁性和同位素效应三个特征，才能被确认为超导材料。

新近发现的超导有机分子，是一种被称为对联三苯的芳香烃类化合物。这种物质一般用于染料激光器以及制作防晒霜。近日，上海高压先进科研中心的陈晓嘉研究员和湖北大学高云教授、黄忠兵教授和王仁树等联合宣布，他们通过在对联三苯中掺杂钾的方法，让该材料在零下130度（143开尔文）呈现了超导态。

他们用的方法相对简单。在高真空中，他们向对联三苯中掺入钾，比例为3:1。然后，混合物被放入石英管，在260摄氏度下加热7天。最后，他们在零下272摄氏度到27摄氏度（1-300开尔文）的范围内，测试了该材料的导电性和磁性。

研究团队表示：该材料在的磁性在零下150摄氏度（123开尔文）出现突变，且变化曲线符合迈纳斯效应的预期，因此可以初步判定出现了超导态。

虽然有了“初步判定”，但这并不能代表最终结论。研究团队并没有在论文中表明，该材料在临界温度附近，1）是否观测到了电导率的相变；2）是否存在同位素效应。

没有报道这些关键信息，到底是因为科研团队没有观测到这些现象，还是其他什么原因，目前尚不清楚。在超导研究历程中，不止一次出现过“高温超导材料”事后被证明无法复现。因此对于该结果目前还需要谨慎。

一个更需解决的问题是，如果对联三苯真的出现了超导特性，背后的机理是什么？研究团队只有一个试验性的解释和一些相关证据。

科学家们对聚合物超导特性的了解还很少——人类在21世纪初才发现这种现象。其中一种超导机理假说认为，电子在有机分子间运动时，与它自身的振动产生了相互作用。这样的电子被称为极化子，而极化子穿过分子的方式决定了其导电性。一些分子中的极化子，可以配对形成双极化子。

这就是中国研究团队给出的解释——在对联三苯中掺入钾之后，产生了双极化子。当温度降低，双极化子以类似于库伯对的方式，进行了无电阻运动。团队还称，拉曼散射的实验结果提供了一些相关证据。

这个假说本身是非常有意义的。如果双极化子确实是有机材料导电的原因，那么对联三苯应该不是唯一的——其他有机材料也可以，甚至在更高的温度体现出超导性。

然而，目前最重要的工作是重复试验，以确定该论文的成果。不过有一件事是肯定的——对联三苯将成为最近一段时期的材料学研究热点。

编译：离子心

参考：https://www.technologyreview.com/s/603982/high-temperature-superconductivity-claimed-for-sunscreen-molecule/

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