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近日，韓國科學家李石培（Sukbae Lee）、金智勛（Ji-Hoon Kim）和權(quán)詠煥（Young-Wan Kwon）宣布，已制造出首個室溫常壓下可以使用的超導材料。他們將這種新材料命名為 "LK-99"。超導體的零電阻特性將使它獲得廣泛的應(yīng)用，包括在通信領(lǐng)域改善通信質(zhì)量，提高精密儀器精確度和靈敏度，甚至可能應(yīng)用到新型低能耗、自糾錯的拓撲量子計算領(lǐng)域，提高計算速度和算力。在論文中，他們宣稱：" 我們相信我們的新發(fā)現(xiàn)將是一個全新的歷史事件，開啟了人類的新時代。" 科學界，尤其是超導研究領(lǐng)域的科學家對此極為興奮，但仍然保持謹慎態(tài)度。

新材料 "LK-99"

三位科學家是在向?qū)W術(shù)平臺 arXiv 提交的兩篇論文中宣布了這一突破性成果。在這兩篇論文中，研究團隊描述了 "LK-99" 這種新材料的特性，以及它是如何制造出來的。

"LK-99" 是一種由鉛、銅、磷和氧組成的化合物，在 400 開爾文（126.85 ℃）以下的溫度和常壓下是一種超導體。制備這種葡萄干大小顆粒狀化合物需要將粉末成分按照精確的比例混合，然后在高溫下烘烤。

研究團隊還報告了對 "LK-99" 的測試，并稱在 378 開爾文（104.85 ℃）左右，電阻急劇下降，然后在 333 開爾文（59.85 ℃）左右接近零。雖然零電阻是超導性的標志，但還需要進行其他測試來確認是否真正是超導體。

其中一種測試是 "邁斯納效應(yīng)"（Meissner effect）：由于超導體會排斥磁場，它會排斥其他磁體，產(chǎn)生標志性的懸浮效應(yīng)。韓國研究人員提供了一個視頻，據(jù)稱顯示 "LK-99" 表現(xiàn)出 " 邁斯納效應(yīng) "，但超導體并不是唯一能夠在磁體上懸浮的物體，例如石墨也會懸浮。

據(jù)稱，如果 "LK-99" 被證實為超導體，它將具有許多可能的應(yīng)用，例如磁鐵、電機、電纜、磁懸浮列車、電力電纜、量子計算機的量子位、太赫茲天線等等。

超導體研究歷程

超導體具有零電阻，并且在經(jīng)典和量子計算、電力傳輸、醫(yī)學成像以及高速列車等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。通常情況下，材料要想表現(xiàn)出超導性質(zhì)，需要進行超冷卻，通常接近絕對零度，并置于高壓環(huán)境中，這增加了相關(guān)的能源和工程要求，限制了其應(yīng)用范圍。

1987 年，研究人員發(fā)現(xiàn)了第一種 " 高溫 " 超導體，這些材料只需要冷卻到 77 開爾文（-196.15 ℃）就可以實現(xiàn)零電阻。科學家通過液氮可以輕松且廉價地達到這樣的溫度。這些材料在電學上令人興奮，引起科學家和公眾對更高溫度超導性可能性的熱情。但隨著進展減緩，" 高溫 " 超導體仍然局限于低溫，而且易碎，實際應(yīng)用不實際。

過去十年，研究人員曾追求一種替代方案：他們發(fā)現(xiàn)了基于氫的化合物，在相對較高的溫度下會成為超導體，但需要在 100 萬大氣壓以上的高壓下實現(xiàn)。然而，維持如此高的壓力比維持超低溫更加不現(xiàn)實。

韓國研究團隊的論文因此在科學界引起了極大的興奮和懷疑。然而，過去幾年中也有其他研究人員聲稱找到了常溫 / 常壓超導體，但都未能兌現(xiàn)他們的承諾。這個新研究的研究人員回應(yīng)了這種懷疑，建議其他人重復他們的實驗來測試他們的發(fā)現(xiàn)。

如果他們的聲明被證實，那么韓國的這個團隊將取得物理學歷史上的一項重大的突破。這也無疑將引領(lǐng)電子學領(lǐng)域的革命性變化。參與其中的所有人都有望獲得諾貝爾獎。

科學界質(zhì)疑

長期以來，超導性領(lǐng)域一直受到未經(jīng)審查而無法經(jīng)受檢驗 " 震撼聲明 " 的困擾。1987 年，當一個名為 YBCO 的化合物被發(fā)現(xiàn)是高溫超導體時，一些研究人員認為他們看到了這種化合物在常溫下發(fā)展超導性的跡象，但在仔細檢查后這些跡象消失了。一度被看好的失敗案例不勝枚舉：鋁和碳的復合物、氯化銅、以及基于氨的化合物等等，都曾為常溫超導性提供了希望，但最終被證明是幻覺。

羅切斯特大學的一名物理學家羅剛 · 迪亞斯（Ranga Dias）最近曾多次宣稱發(fā)現(xiàn)了常溫超導體。但撤稿和對科學不端行為的指控損害了這些發(fā)現(xiàn)的可信度。

所有這些意味著科學界對常溫超導性的新報道抱有強烈的懷疑態(tài)度——尤其是那些尚未經(jīng)過同行評審的報道。韓國團隊論文中的一些細節(jié)也引起了擔憂。佛羅里達大學的物理學家詹姆斯 · 哈姆林（James Hamlin）指出了 "LK-99" 磁性性質(zhì)測量中的奇怪之處。他說：" 它測量中展現(xiàn)出的性質(zhì)不太符合我的過往經(jīng)驗。"

萊斯大學物理學家道格拉斯 · 納特爾森（Douglas Natelson）在接受媒體采訪時表示，在審查這兩篇論文的過程中發(fā)現(xiàn)了更奇怪的事情。兩篇論文都包含一個 "LK-99" 的磁性性質(zhì)數(shù)據(jù)圖。這兩個圖應(yīng)該來源于同樣的數(shù)據(jù)集，因此應(yīng)該是完全相同的。但其中一篇論文中的圖的 y 軸刻度比另一篇論文中的圖約大 7000 倍。雖然這種不一致并不能證明任何事情，但至少表明在校對方面存在令人擔憂的不足。然而，韓國研究團隊尚未對這些問題做出回應(yīng)。

要證實 "LK-99" 是室溫常壓超導體仍需要耐心。有獨立研究團隊正試圖復制韓國團隊的成果。由于 "LK-99" 的合成方法很簡單，結(jié)果可能會在未來幾天或幾周內(nèi)出現(xiàn)。納特爾森對此感興趣，但他并不抱太大期望。

" 人們常常發(fā)現(xiàn)令人驚奇的事物，但最終可能并沒有結(jié)果。這并不罕見。" 他說。