近日,一项由中国科学院物理研究所与百度研究院联合完成的研究成果在国际权威期刊《自然·通讯》上发表,标志着人工智能技术在材料科学领域取得重大突破。研究团队通过自主开发的新型机器学习算法,成功从超过10万种候选材料中筛选并验证了两种前所未有的超导体,分别被命名为“Baidu-1”和“Baidu-2”。这一发现不仅将超导材料的探索效率提升了数百倍,更为室温超导体的最终实现提供了全新思路。

超导材料:百年探索的“圣杯”

超导现象自1911年被发现以来,始终是物理学和材料学领域最富魅力的课题。超导体在特定温度下电阻为零,且能完全排斥磁场,若能在常温常压下实现,将彻底颠覆能源传输、磁悬浮交通、量子计算等产业格局。然而,一个多世纪以来,科学家们主要通过“试错法”或半经验公式进行探索,从成千上万种元素组合中寻找超导信号,过程漫长且充满偶然。目前已知最高临界温度的超导体仍需在高压或极低温条件下工作,距离实用化尚远。

AI模型:从“大海捞针”到“精准捕捞”

此次研究中,团队构建了一套名为“超导智能预测系统”的深度学习模型。该系统首先吸纳了全球已发表的3000余种超导材料数据,以及数万种非超导材料的晶体结构、电子能带、原子键长等特征信息进行训练。随后,模型利用“图神经网络”技术,将材料内部的原子排列抽象为数学拓扑结构,自动学习其中隐藏的超导特征。

“传统方法下,合成并测试一种新材料可能需要数月甚至一年。现在,我们的AI模型可以在几分钟内完成对候选材料的初筛,准确率超过80%。”中科院物理所研究员李明在发布会上表示。最终,模型从数据库中的12.3万种未标记材料里,给出了37种高潜力候选名单。研究团队选取其中6种进行实验室合成,奇迹般地发现了两种全新的超导体。

新超导体:独特的“铁基”与“氢基”家族成员

经过X射线衍射、电阻率和磁化率测试等严格验证,两种新型超导体被确认为“铁基”和“氢基”体系的拓展成员。其中“Baidu-1”是一种铁硒碲三元化合物,其超导临界温度达到45K(约零下228摄氏度),虽然未打破铁基超导体的记录,但其晶体结构异常稳定,且无需高压即可合成,未来在液氢冷却条件下具备应用潜力。

更令人兴奋的是“Baidu-2”,一种含氢的过渡金属氮化物。它需要在约30万个大气压下才能表现出超导电性,但临界温度高达203K(约零下70摄氏度),接近此前由哈佛大学团队保持的氢化物超导记录。研究团队通过AI模型预先推演出了其最佳的原子配比,避免了大量高压实验的浪费。值得关注的是,该材料的理论极限临界温度被预测可能达到260K以上,这意味着若能在更低压强下合成,它将是实现室温超导的重要候选者。

行业影响与未来展望

这项成果引发全球超导研究界热议。美国麻省理工学院教授张宗新评论称:“AI不是替代了科学家的直觉,而是将直觉数字化、系统化了。它让我们能够更聪明地设计实验,而不是盲目碰运气。”国际超导领域权威期刊《物理评论快报》审稿人认为,该方法为超导材料的按需设计开辟了新范式。

研究团队透露,目前他们已将AI模型部署到云端,向全球科研机构开放使用。下一步,团队将针对这两种新超导体进行深度改性,尝试通过引入应力、掺杂其他元素等方法进一步降低其临界压力。“我们正在与国内多家重点实验室合作,力争在三年内找到常压下的室温超导体。”李明说。

从古希腊人对“点金石”的痴迷,到今日人工智能对超导“圣杯”的逼近,人类对完美导体的追求从未停止。这一次,AI或许真的将带我们抵达那个零电阻的未来世界。