室温超导体，一个在科学及工程学领域探索了将近一个多世纪的理想材料，我们知道按物质的导电性，即电流通过物质的难易成度不同，分为几个等级类别，如绝缘体，半导体，导体，超导体等等，描述这个通过电流难易程度等级有一个初中学过的专有名词，电阻，如果一个物体能完全屏蔽一丁点电流通过它，它就可以用电阻无限大来形容它，而另外一个极端就是， 如果物质允许组成电流的每一个电子都能顺利通过它，且不产生一点阻碍，那它就可以用电阻为0来描绘它，它就是超导体，而半导体和导体，在二者之间按一定的等级和条件以此划分。
我们日常接触到的大部分金属物质都是导体，就是电流可以通过，但电阻不完全为零，说白了就是有一定阻碍，这个阻碍的宏观表现为，电流通过物质时会发热，这也就是我们日常用到的电能在通过电线传输的过程中会有能量损耗的主要原因，所以科学家和工程人员一直在寻找一种物质，希望能够在传输电能的时候电阻为零，也就是超导体，能给人类带来的能源节约将是巨大的，这还不算超导体的其他优点。事实上早在1911年，荷兰物理学家卡末林·昂内斯（Heike Kamerlingh Onnes）就已经发现了超导体，当温度降低至4.2热力学温开尔文时，即零下268.95℃时，浸泡在液氦里的金属汞的电阻会消失，此后不断有科学家发现不同类型的超导体。
遗憾的是这些超导体的形成都有一些前提条件，要么必须在极端的压力下，要么在极端的低温下，要么两个极端条件都兼具一些，目前已知到达超导体条件的最高温度，是零上15度的碳质硫氢化物，但需要267 Gpa的压力，而在一个在标准大气压下，达到超导体条件的铜酸盐是目前最高记录的保持者，但需要138开尔文温度，也就是零下135摄氏度，上帝似乎给人类开了一个玩笑，就是在人类的正常生存环境下，就别想得到超导体这种近乎完美的物质，再或者，只是目前人类还没有发现而已，就像爱迪生发现第一个电灯泡的必需灯蕊材料钨一样，我们人类还需要继续探索，直到那个理想的完美材料被发现。
有人会问为什么一定要常温常压呢？超导体既然能用就足够了吧，当然，在一些特殊的机构或者实验室环境下，是可以制造出极端温度和压力的，但制备这些极端外部条件要付出额外的投入和能源，而且代价可能比使用普通的导体更高更耗能，因此不具备在正常社会和生产活动中推广的条件，想要对人类社会产生真正的影像还是要满足正常自然环境下可运行这一前提条件，否则很难大规模推广和实现，为了更好地理解超导体，及如何真正实现常温常压下的超导体，我们先从它的最基本的原理出发，来了解超导材料究竟是如何产生的，超导体都具有那些特征及它到底是怎么实现的
目前评价一个超导材料必须具有两个必备条件，一个就是之前讲到的零电阻，还有一个就是它必须具备完全抗磁性，即迈斯纳效应。那这个零电阻是如何实现的呢？而且为什么要一些极端压力和温度下才能 实现呢？在超导材料被发现后的1957年，由美国科学家约翰·巴丁（John Bardeen）、里昂·库珀（Leon Cooper）和约翰·施里佛（John Schrieffer），通过量子理论微观地解释了这一现象是如何发生的，而这一理论以他们三个人名字的首字母命名-即BCS理论，我们都知道金属中的电子可以看做自由粒子，当金属外层自由电子在有电压时，也就是存在电势差时，这些电子就形成电流，并流经金属物质原子构成的晶格点阵，这就好比静止在湖泊中的水，一旦某处挖出一个地势较低的出口，就会形成地势差，水便会流出此处形成河流。
而正常条件下，这些金属原子组成的晶格会因为一点点热量，哪怕是我们理解的正常室温，产生热振动对电流产生阻碍和损耗，这就是电阻，从微观量子层面解释就是，电子在晶格中移动时，因为电子是带负电荷，而组成晶格的金属原子的原子核是正电荷，因此会相互吸引，这就导致了组成晶格的金属原子会被这种引力影像，让晶格有点局部变形，并形成一个局域的高正电荷区。以上过程就会让电子和晶格产生能量交换和晶格自身的振动，对电子流动产生阻碍，这就是电阻导致的格外能量消耗所在，那么如何才能不让流过晶格的带负电的电子和带正电核的晶格原子产生吸引呢？
那就是让电子互相吸引，有人会问这怎么可能，不是同极相斥，异极相吸吗？都是带负电的电荷只能互相排斥，也就是物理学中所说的库仑力，同极如何吸引？事实上电子间如果仅存在互相排斥的库伦力是无法配对的，而就是刚才提到的电子流经晶格时，和晶格中正电荷原子互相吸引产生了变形，从而形成的局部高正电核区，这个区域会同时吸引其他带负电荷的电子，而当两个电子被同一个正电荷吸引时，如果他们的电子自旋和动量正好相反，在一定条件下，这两个同样带有负电荷的电子就会克服排斥力库仑力而互相配对，这就是量子力学中著名的库珀对
而形成库珀对的电子组成的电流，两两配对，晶格中的正电子也就对他们没有任何吸引力了，电流也就在晶格中畅通无阻了，因此也就没有了阻碍和能量损耗，这就是超导电流的形成，而要电子组成库伯对的前提就是超低温，如果把正电荷比作男性，负电荷比作女性，本来一大帮女士要一起通过充满男性组成的晶格区，势必会有互相的吸引和损耗，因此速度必定放慢，结果本来应该因女性而来产生骚动的男性，被一个极端低温给冻住了，没能量了，变得不活跃了，而女性因男性的不热情不活跃又自己俩俩牵手配对，导致女性对本就被冻住的男性更没了吸引力，彼此不再吸引，因此这一对对女性伴侣通过该区域时便不再停留，飞速通过， 概括说就是晶格中的带正电荷的男性原子核本来同时吸引两位女性，让他们在经过自己时放慢脚步，结果因为极端低温男性不再活跃和具有吸引力，导致两位负电子女性互相吸引成对，快速通过，在物理学中这一现象就是超导电流的形成。
迈斯纳效应是另外一个判断是否是超导体的硬性条件，在1933年，被瓦尔特·迈斯纳与罗伯特·奥克森菲尔德在对冷却到超导态的锡和铅进行磁场分布测量时发现了这种效应，因此它也被称为迈斯纳-奥切森菲尔德效应。当把超导材料放入磁场中时，超导体内部的磁通量会被即刻“清空”。这是因为外部磁场会使得超导体表面出现超导电流，该超导电流又反过来在超导体内产生与外部磁场大小相等、方向相反的磁场，两个磁场相互抵消，使超导体内形成恒定为零的磁感应强度。因此从外部看起来，就像是超导体排空了体内的磁感线一样。当把超导材料放在磁铁上时，只要这个磁铁的磁场强度不超过特定极限，超导体便可以悬浮在磁铁上方
零电阻和迈斯纳效应被发现与超导体的密切关系以来，一直作为检测新材料是否为超导体的必要条件，即必须同时满足以上二者的前提下，才能被称为超导体，二者缺一不可。2023年3月和七月，分别有美国和韩国科研团队声称发现并合成了在室温常压下的超导材料，而零电阻和迈斯纳效应无疑也成了各路科学家验证新材料和重复实现是否具有超导性质的重要验证手段，美国罗切斯特大学室温超导研究团队印度裔物理学家兰加·迪亚斯声称发现的氮氢镥合成超导材料，目前以被证实无法复现，因此被《自然》杂志撤回了论文，而韩国高丽大学研究团队声称的一种掺杂铜的铅磷灰石立方晶体结构，即改性铅磷灰石晶体结构，简称LK-99, 目前也被大多数科研机构验证并不同时具有零电阻和迈斯纳效应，甚至二者都不具备，因此到目前为止也没有被国际权威机构认可为室温常压下的超导材料。
韩国团队曾在其发表的论文中解释lk-99的超导可行性，认为当铜原子在材料制炼的过程中替代磷灰石中的铅原子，两者原子半径的差异使材料体积减少0.48%，从而在结构中产生内应力并传导至空间有限的中心界面，令铅离子的排列受到挤压和扭曲，使晶格稍微收缩和变形，这种六方晶体中的结构扭曲将导致界面之中由Pb(1)离子与相邻氧原子所形成的一维长链之间产生超导量子阱（SQW），而电子在超导量子阱之间的隧穿效应导致此材料产生超导性，而以上变形应力效应源于材料掺杂铜后得到的特殊压缩结构，而非由温度或压力等外因所产生，故而在室温常压的环境中依然能够维持.
可见韩国团队论文中声称的超导物质的实现方式，并不需要极低温度下形成的电子库伯对来产生超导电流，而是以另外一种方式让物质的晶格结构发生形变而产生量子阱，电子则通过量子阱的特殊效应量子隧穿来达到电子自由移动的目的，这一想法确实避免了金属电子产生库伯对的硬性条件，极低温度或极高压强，似乎说的通，但实验制备出的材料中真的能形量子阱吗？或者真的形成量子阱就一定能让电子自由移动穿梭吗？从目前世界范围内的复现结果来看，现实并不是如此.
这个量子阱是量子力学中的一个著名的现象，它是一种薄层结构，厚度一般在5-20nm之间，可以在一维方向上，也就是垂直于薄层表面的方向上限制粒子，通常限制电子，而在其它方向上粒子的运动不受限制，这就好比把导体物质比作一栋绵延数公里高几十层的大楼，电子就是楼里面的人，楼层间没有按装楼梯或电梯，无法上下到其他楼层，每个楼层的人只能在本层自由走动，一旦需要大楼里的人全部出来，而出口只在一楼，这就意味着除了在一楼的人，其他楼层的人会依旧困在大楼内，而量子隧穿效应就好比给大楼按了电梯或楼梯，楼层间的人可以自由地去其他楼层，也就意味着大楼里的人可以在大楼内任何楼层任何位置自由走动，上下楼层乘坐电梯不用爬楼梯自己耗能，而对应的现实情况就是超导体中电子的各方向自由移动并且不损耗能量。
在现实的物质世界中实现量子阱和量子隧穿效应虽然不需要极高压和极低温度，但确需要及其精密的实验仪器而且在同样苛刻的特定实验环境下，就是在这样的条件下，发生量子隧穿的概率，根据2018年理论物理学家的计算，也仅有百亿甚至千亿分之1，,因此韩国团队采用的类似土法炼钢一样的制造工艺，来合成具有量子阱和量子隧穿效应特征的材料，确实不得不让人怀疑，但无论最后的结果如何，这都将是人类迈向真正的常温超导的重要一步，也证明了科研人员在探索常温超导的道路上并不循规蹈矩，而是在探索任何可能的实现方式，哪怕是今日没有实现，只要在全球科学工作者的共同努力下，大坤哥相信人类必定在不久的将来实现真正的室温超导，而人类社会也必定翻开新的篇章。