休斯顿大学和美国能源部阿贡国家实验室研究人员将无须持续施加巨大压力条件下的超导温度上限，从零下220华氏度提高到零下190华氏度，提升了30华氏度。
金刚石压砧中样品的示意图，显示了压缩前、高压下和压力释放后的超导温度。压力淬火过程使样品在常压下具有更高的超导温度。(图片由休斯顿大学提供。)
这项成果使用的是一种由汞、钡、钙和铜组成的氧化物材料，属于铜酸盐超导体。超导材料能够在无电阻状态下导电，但多数已知超导体只能在接近绝对零度的极低温环境中工作，必须依赖复杂、昂贵的冷却系统，因此目前主要应用于核磁共振扫描仪、粒子加速器等特定设备。
研究人员认为，更高温度下运行的超导体有望提升电力生产、输送和利用效率，也可能为更实用的聚变能源系统、量子器件等技术提供支撑。阿贡国家实验室物理学家、论文合著者周华表示，这是朝着在室温和常压下运行的实用超导体迈出的重要一步。
此前，科学家曾发现某些材料在接近室温时表现出超导特性，但这类材料通常需要极高压力才能工作，离实验室外应用还有距离。此次研究中，休斯顿大学团队采用“压力淬火法”：先将铜酸盐样品放入金刚石压砧中，压缩至接近30吉帕斯卡的压力，约为海底压力的300倍;随后迅速释放压力，同时让材料保留超导特性。
阿贡国家实验室先进光子源(APS)在解释这一现象时发挥了关键作用。APS的16-ID-B光束线能够在极端条件下研究材料内部结构，高强度、紧聚焦的X射线束帮助研究人员观察压力淬火过程中铜酸盐微观结构的细微变化。
阿贡国家实验室APS研究组组长马杜里·索马亚祖鲁解释说，高压会改变材料中原子之间的距离，使其排列成新的结构，并在系统中储存能量。如果压力缓慢释放，原子会逐步恢复原有结构;如果压力快速释放，材料可能被“困”在一种亚稳态中，形成许多微小缺陷。研究显示，这些原子有序排列中的缺陷似乎能够稳定超导态，使铜酸盐样品在不持续加压的情况下，也能在更高温度下保持超导性。
近年来，APS完成重大升级后，X射线束亮度比以往提高了500倍，聚焦能力也进一步增强，可将光束聚焦到比人类头发丝细数千倍的尺度。索马亚祖鲁表示，升级后的APS能更好地把材料内部微观变化与其在实际条件下的性能联系起来。
该研究成果已发表于《美国国家科学院院刊》，资金来源包括企业科学基金、德克萨斯州政府、美国空军科学研究办公室拨款、TLL Temple基金会、John J.和Rebecca Moores捐赠基金以及美国能源部基础能源科学办公室。
