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IT之家 3月9日報道，超導材料是一種具有革命性意義的材料，其應用范圍涵蓋醫(yī)療保健、能源傳輸以及量子計算等多個領域。然而，超導材料存在一個顯著的局限性——它們只能在接近絕對零度的低溫環(huán)境下工作，這一限制使得超導材料的潛力未能得到充分發(fā)揮。為此，科學家們一直在致力于開發(fā)室溫超導材料，但始終面臨一個關鍵問題：超導性是否存在一個上限溫度？

這一問題的答案對于確定室溫超導體的存在至關重要。例如，如果存在一個低于室溫的理論上限溫度，那么室溫超導體從根本上來說就不可能實現。近日，倫敦瑪麗女王大學的研究團隊終于給出了答案。他們的最新研究揭示了影響超導溫度上限的因素，以及超導材料中適合的最高溫度范圍。

研究作者指出，基本物理常數在其中發(fā)揮了關鍵作用，包括電子質量、普朗克常數（h）、電子電荷以及精細結構常數（α）。這些常數“決定了從原子穩(wěn)定性到恒星形成以及對生命至關重要的碳和其他元素的合成”等眾多現象。例如，在任何固體中，原子由于熱能會圍繞固定位置振動。這些振動的速度取決于鍵強度和原子質量，而這些因素又由量子力學和電磁學決定，進而受到基本常數的制約。

通過對這些常數如何影響原子相互作用的分析，研究作者發(fā)現，這些常數對固體材料中原子振動的速度設定了嚴格的上限。這意味著材料中原子的集體振動（即聲子的頻率）也存在一個最大可能值。在許多超導材料中，聲子在電子配對（庫珀對）過程中起著至關重要的作用，從而實現超導性。聲子的頻率影響這種配對的強度，進而決定了超導性能夠發(fā)生的最高溫度（TC）。

由于基本常數對聲子頻率設定了上限，它們也對超導材料中TC的上限施加了一個理論上的限制。研究作者指出，“超導溫度TC的上限與自然的基本常數——電子質量、電子電荷以及普朗克常數——內在相關?！?/p>

利用這些基本常數，研究作者確定超導性可以在100開爾文到1000開爾文的溫度范圍內存在，這一TC的上限范圍包括了標準室溫值，即293 K到298 K（20到25攝氏度）。

“鑒于我們宇宙的常數，室溫超導在理論上是可能的，這一發(fā)現令人鼓舞。它激勵我們繼續(xù)探索、實驗，并突破可能的邊界?！毖芯咳藛T表示。他們聲稱，他們的研究結果已經得到了另一項獨立研究工作的驗證。

IT之家注意到，該研究發(fā)表在《物理評論：凝聚態(tài)物理》上。

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