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韩研究团队称“实现室温超导”又“要求下架论文”,我们距离室温超导还有多远 发表时间:2023-08-03 09:51:04    分享到:
这些天,“室温超导”再次引发公众热议。

 

  事情起源于韩国研究团队7月22日在预印本网站ArXiv(指没有审查机制的一个电子预印平台,作者可在接受期刊审查前,在此提早宣告研究成果)上传论文,称一个被命名为“LK-99”的材料可实现室温超导。

 

  如果说这激发了公众对于室温超导的好奇,到了8月1日,这个话题已经“沸”了——

 

  美国泰吉量子公司称,新发现一种石墨烯的室温超导材料,但并没有同时公布相关实验数据。

 

  来自华中科技大学的一科研团队,在B站以“关山口男子技师”UP主名义发视频,称合成了“LK-99”晶体,并展示了其抗磁性。截至本文发稿之际,该视频已有748万余次的播放量。

 

  甚至,美国超导公司的股票也持续涨势。

 

  而更具戏剧性的是,又有韩国研究团队的成员表示,该论文存在缺陷,系一名成员擅自发布,目前团队已要求从预印本网站下架论文。

 

  眼花缭乱中,值得关注的是:抗磁性=超导性吗?为何室温超导如此受青睐?实现室温超导,需要突破的难点在哪里?

 

  解放日报·上观新闻记者专访上海大学高温超导重点实验室主任蔡传兵教授。

 

  【抗磁性=超导性吗】

 

  “看到韩国研究团队的论文标题《第一个室温常压超导体》时,我也很兴奋,毕竟做超导的人都渴望有室温常压超导出现。再一看,实验原料都是常见矿物元素,无毒也不贵重,几乎每个理工科实验室都可尝试,我当晚就有重复验证的冲动。”蔡传兵坦言,他所在的研究团队7月26日即开始组建攻关小组,制定了一周每天24小时计划,原材料与制备手段齐全后于29日启动试验,至今已制备出两类不同工艺样品,正在检测表征之中。

 

  韩国研究团队公开的视频里,合成的晶体在一个磁体界面倾斜地立着,像只扑闪着翅膀的蝴蝶。

 

  在华中科技大学团队所发的B站视频中,一根牙签指向的一个小黑点晶体,肉眼几乎看不见,在显微镜下随着钕铁硼磁体的移动,它或竖立或倒下,把磁体换个方向依然如此。

 

  两个视频显示,合成的晶体材料可能发生了抗磁反应。

 

  但是,抗磁性=超导性吗?

 

  “超导体需要满足两个最重要的特性,一是电阻为零,二是完全抗磁性,又称迈斯纳效应。”蔡传兵说:“完全抗磁性”是“一般抗磁性”的极端状态,是“彻底抗磁性”;自然界很多材料具有一般抗磁性,但不具备超导性,“华中科技大学团队演示的抗磁性效果相对好一点,但这两个视频显示的都是弱抗磁性,如果具备完全抗磁性,材料会‘飞起来’。”

 

  至于“电阻为零”的特性,需要验证电阻和温度变化的关系,上述华中科技大学团队目前并没有做出验证。

 

  韩国团队此次的英文论文,并未在正文中给出电阻和温度变化的关系,但其附件和今年3月以韩文发表的论文显示,在127℃条件下,其零电阻率不是全为零,部分电阻比铜或银都大。“确切地说,他们更大概率是找到了一个低电阻的陶瓷复合材料,这本身也很有趣。但这和论文宣称的‘实现室温超导’相去甚远,就目前所知情况看,有些急于求成了,也不够严谨。”蔡传兵说。

 

  他还特别提到,一个电阻很大的绝缘体,随着温度变化其电阻在短时间突然降低到一个非常小的数值,如果仪器分辨率不高或绘图参数范围选择不当,不一定能识别出来。也有少数人为处理数据不当造成巨大电阻反差,会让人误解成零电阻。

 

  【从理论上看,实现室温超导是一件矛盾的事情】

 

  有人说,此次室温超导的概念是股市的炒作。姑且不论真假,资本市场本就看长远的预期,室温超导为何如此受青睐?

 

  不妨再来了解一下超导。1911年,荷兰科学家意外发现,将汞冷却到零下268.95℃时,其电阻突然消失,这就是俗称的“低温超导”。1986年,首次实现“高温超导”,即在零下196℃液氮环境下达到“零电阻”,这里的“高温”是相对零下268.95℃而言。

 

  超导体能以零损耗来传导电流,高温超导相比低温超导是一个巨大进步,因为大大降低了成本。可想而知,如果实现室温超导,这将成为21世纪最具影响力的科学突破之一,有助于电力传输、磁悬浮技术应用、核聚变、量子计算以及应对能源问题。

 

  高温超导被发现近40年来,室温超导一直没有突破,其难点究竟在哪里?

 

  有科学家认为,室温超导材料已处于突破的前夜。对此,蔡传兵持谨慎态度,“从理论上看,实现室温超导是一件矛盾的事情”。

 

  据介绍,和常规导体不一样,超导是个相变和突变过程,其电子的有序态会突然发生变化,一下就成双成对了。“这就像一个舞池,本来各跳各的,比较无序,后来彼此找到了舞伴,有序度提高,电阻就小了。”

 

  温度越低,电子越有序,电阻就越小;温度越高,热激活能越大,电阻就越大,而室温对于电子来说已经算是高温了。

 

  当然,极端的高压条件下(100万倍大气压),电子也会越有序,可以把电阻降下来,但这是从极端低温到极端高压条件,挑战同样很大。

 

  那么,我们距离室温超导还有多远?“未来,借助人工智能设计,可能实现原子操控。或者,某个新材料的发现,也会启发新的科学方向。”蔡传兵说。


来源:上观新闻