韩国的室温超导体可能是超级乌龙

2023-08-10 05:34:30 来源：东方资讯

本文转自：重庆晨报

韩国的室温超导体可能是超级乌龙

(资料图片仅供参考)

北大团队：LK-99不是室温超导体；美国研究人员：是劣质材料，电阻非常高

类似LK-99的多晶陶瓷样品来源：arXiv

7月22日，韩国量子能源研究所等机构的研究人员在预印本网站arXiv上发表论文说，他们合成的LK-99材料具备超导性，超导临界温度在127摄氏度左右，而且在常压下就具备超导性。LK-99是一种改性铅磷灰石晶体结构。开发出LK-99的韩国研究人员说，这种材料是世界上第一个室温超导体。连日来，不少专家对LK-99进行复现实验。

北京大学量子材料科学中心（ICQM）和国科大等单位发布的一篇论文表明：合成出来的与韩国团队论文主成分一致的LK-99材料，不具备超导性。

另外，美国马里兰大学凝聚态物质理论中心（CMTC）也转发了最新的研究，称LK-99不是超导体，甚至在室温（或极低温度）下也不是。它只是一种电阻非常高的劣质材料。

超导科学界追寻的目标

各类材料在常温下都具有一定的电阻。当电子从材料的一端流到另一端时，它们不断碰撞并减速，类似于风吹过树叶时空气的减速。1911年，荷兰物理学家海克·卡麦林·昂内斯发现汞在约4开尔文（绝对零度以上4摄氏度，即约零下269摄氏度）时电阻急剧下降，进入一种电阻小到实际上测不出来的新状态。他把汞的这一新状态称为超导态。昂内斯也因为发现超导现象获得1913年诺贝尔物理学奖。

超导体在特定温度才能呈现电阻为零，其两大关键特征为零电阻和完全抗磁性，即迈斯纳效应。超导体电阻转变为零的温度称为临界温度。根据临界温度高低，超导材料可分为低温超导体和高温超导体。

迄今为止，已发现数十种金属元素——铅、汞、铌、锡及其合金在冷却到接近绝对零度时会变成超导体。但这些材料实现超导条件苛刻，即便所谓“高温超导体”的临界温度也通常在零下100摄氏度或更低，需要液氦或液氮制冷并需要高压，难度大且成本高，几乎无法实用。目前已确认的世界纪录，是美国和德国科研人员以氢化镧材料在250开尔文（约零下23摄氏度）还需约100万倍大气压的极端高压实现超导。

如果有一种材料能在接近室温和常压条件下实现超导，势必给世界带来革命性的突破。例如，计算机芯片可以运行更快能耗更低、电网可以接近无损耗输电、高速磁悬浮列车可能很快投入实用……因此，近几十年来世界各国研究人员在这一领域投入了极大精力。

“LK-99”引起关注的原因还在于，韩国研究人员宣称它不仅临界温度接近常温，其成分和合成方法出乎意料地简单和廉价，而过去科学界往往在稀有金属元素的方向寻求突破。一旦得到验证并解明其机理，它可能很快接近实用。一组研究人员在7月22日发表了关于发现LK-99的论文，并将其称为“一个全新的历史事件，为人类开启了一个新纪元”，从而掀起了一阵狂热关注。这些论文的主要作者来自韩国量子能源研究中心，他们声称LK-99是世界上第一个室温常压超导体。换句话说，它可以在正常环境中毫无阻力地导电。

北大 LK-99不是超导体

8月8日，来自北京大学量子材料科学中心的研究团队在预印本网站arXiv提交的论文显示，其团队合成的LK-99样品没有表现出超导性。

该团队成功合成了类似LK-99的多晶陶瓷样品，主要成分与韩国团队的报告一致，且在一些小片状碎片中，成功观测到了“半悬浮”。

此外，通过对呈现出上述现象的小片样品以及未表现出上述现象的大块样品进行磁化测量，该团队发现，样品普遍含有弱而明确的软铁磁成分，足以解释在垂直磁场中观察到的半悬浮现象。

“我们的测量没有显示样品存在迈斯纳效应或零电阻，故我们认为样品没有表现出超导性。”该团队表示。

同日，印度国家实验室也发表论文称，所得LK-99样品在室温下不具备超导性。

韩国超导和低温学会LK-99验证委员会表示，与LK-99相关的影像和论文中展示的这一材料的特征并不符合迈斯纳效应，不足以证明LK-99是室温超导体。

据界面新闻统计，目前中国已有北京航空航天大学、华中科技大学、东南大学、上海大学、曲阜师范大学、北京大学研究团队已经完成了复现实验，虽然实验结果存在差异，但均未证实LK-99为室温超导体。

目前公布的各项实验结果中，都只呈现了某一种特性，比如华中科技大学的视频展示的，是LK-99的抗磁性，但并未观测到零电阻属性；东南大学成功观测到了110K以下的零电阻，但是并没有发现完全抗磁性，都无法证明LK-99是室温超导体。

美国伦斯勒理工学院材料科学与工程系副教授埃德温·福通说，实现室温超导，需要在理解超导背后的基本原理、发明新材料或发现提高临界温度的新方法方面取得突破。LK-99是突破还是乌龙，首先需要科研人员复现。目前来看，室温超导领域出现重大进展恐怕还需时日。

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