#話都給我講就好系列-52-20190524
慶祝 #機動警察Patlabor 劇場版30週年慶以及本系列「年番」完成！特別製作！突破天際的 #超導體！這可是物理界的大事！
1989年 #押井守 監督作品「#機動警察Patlabor the Movie」上映，其中有一幕是暴力警察太田對著失控暴走的LABOR（作業用機器人）瘋狂開槍，打中後一陣氣體外洩的聲音，然後兩方都結冰了。
不懂物理的話，你會看不懂這段劇情喔！因為當時的機器人能量來源是「超導電池」，動力系統是「超導線性馬達」。那什麼是「超導」呢？
超導現象發現已經超過100年，祖師爺是荷蘭物理學家Heike Kamerlingh Onnes， 發現將汞降溫至4.2K（絕對溫度，0K 為攝氏零下273.15度）時，電阻會驟降到零，意思就是，如果你有個超導體電路裡面已經有電流的話，你把電源拿走不再供電，電流還是可以永遠流動下去。除了電阻降為零，還有幾個特性：放在磁場下超導性會被破壞、有「#同位素效應」：因為超導機制與材料的振動有關，所以把裡面的元素換成質量不同的同位素，會改變超導轉變溫度、「#麥斯納效應」（Meissner effect）：超導體完全抗磁，磁場無法進入超導體。
1986年、1987年是「#高溫超導」大爆發的年代，台灣出身的物理學家 #朱經武 與 #吳茂昆 將「#超導轉變溫度」推高到90K以上，當時科學界大受鼓舞，要是超導轉變溫度能夠提高到室溫，勢必引起一波能源革命，那一年的美國物理學會年會的超導場次除了擠爆之外，據說開到半夜三點才結束（本 #超中二物理系主任 也在稍後進入吳老師實驗室，進行了將近二十年的高溫超導體理論研究）。在這個背景下，1989年的「機動警察」就把這個科學梗用進機器人的設定裡面。
可惜在1987年的突破之後，就進入了沈悶期，超導轉變溫度的提升，又陷入龜速緩步前進狀態。原來「機動警察」設定的年代1999年，也已經過了20年了…
5月22日的「Nature」中，德國Max Planck Institute的科學家M. I. Eremets領導的團隊，發表了一篇論文「Superconductivity at 250 K in lanthanum hydride under high pressures」（高壓下的鑭化氫在250K下的超導性），將超導轉變溫度提升到250K，也就是攝氏零下23度，到室溫的距離已經縮短到只剩50度了！
前面說的超導體特性，除了「麥斯納效應」因為樣品太小無法測量之外，其他三個都確認了，所以「應該」（畢竟還有一個檢測沒做）是超導體無誤。
唯一可惜的是，這個材料必須在大氣壓力的100萬倍底下的超高壓條件下才能製造出來而且維持穩定。不過研究人員還是挺樂觀的：一開始製造人工鑽石的時候也是必須利用超高壓力的製程，來模擬天然鑽石形成的過程，經過數十年的發展，現在已經可以在常壓下合成鑽石了。
超導體的研究，其實不只是在能源方面具有潛力，跟新一代的「#量子電腦」也有很密切的關係，因此雖然相對於三十年前的熱潮來說，近幾年比較沈悶一點，但是這個領域每次只有有進展，其實還是相當受到矚目，這次將超導轉變溫度推進到250K，的確是科學界的一件大事！
Nature報導：https://www.nature.com/articles/d41586-019-01583-y
Nature 論文：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1201-8
#超中二物理系主任雜記
#等我征服世界就把超導物理學列為全人類必修
#生命宇宙與萬事萬物什麼都馬跟物理有關
#話都給我講就好其之52
圖一：「#機動警察Patlabor」電影版中（#巴哈姆特動畫瘋 還看得到，趕快在下架前去看！超經典！），太田打爆暴走LABOR造成液態氮外洩，把兩台機器人都凍住了。（來源：HEADGEAR、SUNRISE）
圖二：實驗配置示意圖。中央部分放置鑭以及液態氫，上下以鑽石砧擠壓至大氣壓力100萬倍的壓力讓鑭與氫結合。拉出四條導線進行電阻量測。（來源：Nature）
圖三：數個樣品之電阻對溫度的關係，突然掉下去的那個地方就是「超導轉變溫度」。小圖是施加的壓力與超導轉變溫度的關係。（來源：Nature）
慶祝 #機動警察Patlabor 劇場版30週年慶以及本系列「年番」完成！特別製作！突破天際的 #超導體！這可是物理界的大事！ 1989年 #押井守 監督作品「#機動警察Patlabor the...