韓國研究團隊近日宣布制備出“世界首個常壓室溫超導體”的消息，在全球引發(fā)的關注越來越廣泛，甚至影響到金融市場、導致多國超導概念股價的火爆上漲。值得注意的是，在短短幾個月內，已經接連有來自不同國家的三個團隊宣布“在室溫超導領域取得突破”。為何室溫超導如此受到國內外的高度關注，它又有什么樣的應用前景呢？
韓國專門成立專家驗證委員會
自從7月22日韓國量子能源研究所研究團隊公開了在常溫常壓條件下制造超導物質“LK-99”的論文后，全球對于“室溫超導”的關注迅速出圈，不但來自各國的多個研究團隊爭相進行重復實驗，全社會也對此予以極大關注。對于此事引發(fā)的巨大壓力和爭議，據韓聯(lián)社8月2日報道，韓國超導低溫學會2日在官網上發(fā)布公告，將組成專家驗證委員會對該室溫超導體進行科學研判。韓國超導低溫學會方面表示，根據正常程序，應該等待國內外研究機構的驗證結果，但過去數日全球針對該成果的真?zhèn)萎a生很大爭議，因此決定成立專門的驗證委員會。驗證委員會委員長將由首爾大學教授金昌永擔任，成員來自首爾大學、成均館大學、浦項工大等。截至目前，韓國成均館大學、高麗大學、首爾大學等相關研究機構仍在進行重現(xiàn)LK-99的實驗。
根據韓國量子能源研究所研究團隊在預印本平臺arXiv發(fā)布的兩篇論文，他們聲稱合成了代號“LK-99”全球首個常壓室溫超導體——改性鉛-磷灰石晶體，能在127攝氏度以下表現(xiàn)為超導體。該論文公布后，引發(fā)了業(yè)內的高度關注，各國迅速展開了重復實驗。北京航空航天大學團隊發(fā)布的預印本論文表示，合成的LK-99的室溫電阻不為零，也沒有觀測到磁懸浮現(xiàn)象。印度國家物理實驗室表示，未觀察到磁懸浮現(xiàn)象。但美國勞倫斯·伯克利國家實驗室的理論計算發(fā)現(xiàn)，LK-99有室溫超導的可能性，中國華中科技大學材料學院常海欣團隊在B站發(fā)布的實驗視頻稱，復現(xiàn)了韓國團隊的磁懸浮實驗。
就在國際上對這項室溫超導新突破的爭議和支持聲接連不斷之際，韓聯(lián)社7月28日報道稱，該研究團隊成員透露，相關論文其實還沒有完成且“存在很多缺陷”，是一名團隊成員未經其他作者許可擅自發(fā)表的，目前已要求網站下架論文。此消息更引發(fā)外界對該成果的猜疑。韓國紐西斯通訊社8月2日稱，常溫超導體是可以獲得諾貝爾獎的重大發(fā)現(xiàn)，韓國超導低溫學會此前對量子能源研究所發(fā)布的兩篇論文和已經公開的影像資料進行判斷后認為，現(xiàn)階段還難以將該物質定性為常溫超導體。為消除韓國內外的各種疑惑和爭議，學會成立“LK-99驗證委員會”，由物理、材料、電氣、機械等領域的專家構成。韓國超導低溫學會會長崔敬達表示：“如果常溫超導體被驗證成立，那么將是對科技領域產生巨大影響的劃時代研究結果，但此次研究沒有經過學術驗證就公開，對后續(xù)產生的經濟和社會影響表示擔憂。”據介紹，韓國超導低溫學會是由韓國物理、材料、機械、電氣等專家組成的超導學術團體，由1988年成立的韓國超導學會和韓國超導低溫工學會于2019年合并而成。
就在韓國量子能源研究所發(fā)布新發(fā)現(xiàn)后不久，美國泰吉量子公司也聲稱“發(fā)現(xiàn)室溫超導材料”，這是一種石墨烯泡沫材料，但沒有同時公布相關實驗數據。今年3月，美國羅切斯特大學教授朗加·迪亞斯宣布，發(fā)明了在1萬個大氣壓下、21攝氏度能產生超導現(xiàn)象的新材料。今年以來這一系列室溫超導的“新突破”不但讓學界對其關注度大增，同時還引發(fā)資本市場的狂熱，韓國、美國股市的超導概念股近日接連大漲。
據韓國MBC電視臺8月2日報道，韓國證券交易所警告稱，隨著與超導有關的股票大幅上漲，交易所已經對部分股票發(fā)出投資警告。據悉，韓國某相關企業(yè)股價從7月27日開始連續(xù)上漲，8月1日和2日還連續(xù)兩天漲停。報道稱，雖然超導材料將對人類科技和生活帶來巨大改變，但即使LK-99的相關論文被證明是正確的，室溫超導技術距離現(xiàn)實應用還有相當長的路要走。專家們普遍認為，要警惕對超導的過度期待，同時進行慎重投資。
室溫超導材料有哪些用途
北京理工大學自動化學院副研究員鄭冬冬對《環(huán)球時報》記者介紹說，所謂超導，就是在特定條件下材料電阻為零的特殊物理現(xiàn)象�，F(xiàn)在常用的導電材料包括銅和鋁等，它們的電阻相對較��；金和銀的電阻更小，但也達不到零電阻。超導現(xiàn)象最早由荷蘭物理學家昂內斯于1911年發(fā)現(xiàn)，但材料要轉變?yōu)槌瑢顟B(tài)需要將溫度降低到極低才能實現(xiàn)，這就意味著需要有專門的制冷設備維持材料處于低溫狀態(tài)，因此超導體在實際應用上還比較困難。
鄭冬冬舉例說，超導材料在核磁共振、電力傳輸、高速磁浮交通和可控核聚變等領域存在巨大應用優(yōu)勢。比如說輸電線，因為導線存在電阻，輸電過程中會損失很多能量，所以需要采用特高壓技術，提高電壓、減小電流，從而減少能耗。如果采用室溫超導材料做導線，就不需要那么高的電壓了。另外，目前正在研發(fā)的可控核聚變，也需要用很強的磁場來束縛等離子體，從而維持核聚變的發(fā)生。但是磁場一般是用電來產生的，很大的磁場就需要很大的電流，也就有很大的能耗，同時會大量發(fā)熱。如果用超導材料，沒有電阻，就不會有能耗，也不會發(fā)熱，那就更容易實現(xiàn)可控核聚變。此外，雖然現(xiàn)在有實驗性質的磁懸浮高鐵，但是為了實現(xiàn)懸浮，同樣需要采用大電流實現(xiàn)強磁場，同樣能耗很高。但是如果用室溫超導材料的話，就不存在這些問題了，能耗會大大降低。他還表示，如果室溫超導材料得到突破，就連我們日常生活也能得到很大改變，“如果全部采用電阻為零的超導材料制作電子線路的話，像手機、電腦等電子產品充電的時候就不會再出現(xiàn)發(fā)熱的情況�！�
韓國《中央日報》8月2日稱，100多年以來，全世界科學家為了在常溫常壓狀態(tài)下實現(xiàn)超導而進行的研究均以失敗告終。傳統(tǒng)理論認為，只有在低溫和超高壓（幾百萬個大氣壓）狀態(tài)下才能實現(xiàn)超導。今年3月美國科學家迪亞斯宣布“實現(xiàn)室溫超導”時，也需要1萬個大氣壓的高壓環(huán)境。而韓國量子能源研究所的論文卻顯示，在27攝氏度、1個大氣壓的情況下，通過簡單的方法就能造出超導體，如果相關研究結論為真，這將是一種“夢幻材料”。
上海市超導材料及系統(tǒng)工程研究中心主任、超導應用研究專家洪智勇7月30日表示，近期韓國研究團隊公布的超導體“極大概率不是室溫超導”。洪智勇認為，根據現(xiàn)有情況來看，韓國團隊報道的測試手段和方法并不是很正統(tǒng)的超導材料驗證實驗。此前迪亞斯團隊公布的實驗條件是限制在1萬個大氣壓下，因為呈現(xiàn)數據過于“完美”，數據真實性受到質疑。但這次韓國團隊透露的材料合成方法非常明確且簡單，但測試方式和數據的呈現(xiàn)形式以及數據的嚴謹程度都非常粗糙，更和國際認可的一些驗證超導性能的測試方法差距很大。從目前呈現(xiàn)的數據來看，他們還只是通過合成和摻雜，在本應不具備明顯電磁特性的鉛磷灰石化合物中，發(fā)現(xiàn)在室溫下具有了一定的導電性和弱抗磁性，“這是一個有趣的物理現(xiàn)象，但實驗結果離證明樣品是超導體或者說樣品中含有超導成分還相差甚遠�！�
韓國《京鄉(xiāng)新聞》稱，韓國研究團隊的支持者認為，該研究團隊公布的視頻顯示，米粒大小的物體懸浮在空中，這是超導體的重要特征之一——產生對磁體排斥的“邁斯納現(xiàn)象”。但視頻內容顯示，它的懸浮情況并不完全，仍有一邊接觸磁鐵。該研究團隊解釋說，這表示樣品并不完美，只有一部分成為超導體并表現(xiàn)出“邁斯納現(xiàn)象”。報道還提到，中國華中科技大學制造了幾十微米的樣品并驗證其具備“邁斯納現(xiàn)象”。
但南京大學物理學院教授聞�；⒅敖邮懿稍L時表示，“我們仔細分析了他們（韓國團隊）的數據，從三方面——電阻、磁化和所謂的磁懸浮都不足以說明它是超導現(xiàn)象（材料）。我們判斷（它所謂的超導）極有可能是個假象�！北本└邏嚎茖W研究中心主任毛河光教授在接受媒體采訪時也表達了類似觀點。他認為，視頻中的材料會部分懸浮起來，這是磁體很常見的抗磁現(xiàn)象�！俺瑢У目勾帕Ψ浅姡梢园鸦疖囍惖膽腋∑饋��！�
超導臨界溫度一直在提升
正如韓國《中央日報》所言，“如果‘常溫常壓下實現(xiàn)超導’被證明為真，那就足以獲得諾貝爾獎”。能在常溫常壓下展現(xiàn)出超導特性的“室溫超導體”被稱為現(xiàn)代物理學“圣杯”之一。因此室溫超導憑借廣闊的應用前景和重大的科學突破意義，一直受到業(yè)內的高度關注。近年多國曾發(fā)布過“重大突破”，但它們大都沒有能通過同行審議。印度班加羅爾科學院于2018年宣布，在零下37攝氏度和正常環(huán)境壓力下，金銀納米粒子混合材料能夠實現(xiàn)超導，但2019年論文作者發(fā)布修正之后，此研究結果不了了之。2020年美國羅切斯特大學迪亞斯團隊宣布在15攝氏度和267萬個大氣壓的情況下，碳質硫氫化物可實現(xiàn)超導。但相關論文因為數據處理違規(guī)于2022年被《自然》雜志撤稿。
相比這些“突飛猛進”式的重大“突破”，主流科學界也在一步步提高超導的轉變臨界條件。據介紹，總體而言，科學界對超導的相關研究還不夠充分，雖然有一些理論指導怎么尋找合適的材料，但是這些理論都還不完善，而且可能只能在某些特定情況下才有效。
2019年5月，美德兩國科學家團隊在《自然》上發(fā)文稱，所觀察到的3個特征已可證明，在零下23攝氏度的溫度下，氫化鑭在超過100萬個標準大氣壓下會變成超導體，從而刷新了超導材料公認的最高臨界溫度。值得注意的是，在2018年，兩個獨立研究小組幾乎同時預告稱，壓縮的氫化鑭化合物可能在更高的溫度下表現(xiàn)出超導性�！蹲匀弧冯s志上刊發(fā)的評論文章稱，相關研究結果表明，科學家對超導材料的研究可能進入了一個新階段，開始從靠經驗規(guī)則、直覺或運氣發(fā)現(xiàn)超導體向由具體理論預測指導研究過渡。
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