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近日，韓國(guó)科學(xué)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(gè)室溫常壓下可以使用的超導(dǎo)材料。他們將這種新材料命名為 "LK-99"。超導(dǎo)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(cuò)的拓?fù)淞孔佑?jì)算領(lǐng)域，提高計(jì)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(gè)全新的歷史事件，開(kāi)啟了人類的新時(shí)代。" 科學(xué)界，尤其是超導(dǎo)研究領(lǐng)域的科學(xué)家對(duì)此極為興奮，但仍然保持謹(jǐn)慎態(tài)度。

新材料 "LK-99"

三位科學(xué)家是在向?qū)W術(shù)平臺(tái) 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(tuán)隊(duì)描述了 "LK-99" 這種新材料的特性，以及它是如何制造出來(lái)的。

"LK-99" 是一種由鉛、銅、磷和氧組成的化合物，在 400 開(kāi)爾文（126.85 ℃）以下的溫度和常壓下是一種超導(dǎo)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(tuán)隊(duì)還報(bào)告了對(duì) "LK-99" 的測(cè)試，并稱在 378 開(kāi)爾文（104.85 ℃）左右，電阻急劇下降，然后在 333 開(kāi)爾文（59.85 ℃）左右接近零。雖然零電阻是超導(dǎo)性的標(biāo)志，但還需要進(jìn)行其他測(cè)試來(lái)確認(rèn)是否真正是超導(dǎo)體。

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

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

超導(dǎo)體研究歷程

超導(dǎo)體具有零電阻，并且在經(jīng)典和量子計(jì)算、電力傳輸、醫(yī)學(xué)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(dǎo)性質(zhì)，需要進(jìn)行超冷卻，通常接近絕對(duì)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(dǎo)體，這些材料只需要冷卻到 77 開(kāi)爾文（-196.15 ℃）就可以實(shí)現(xiàn)零電阻。科學(xué)家通過(guò)液氮可以輕松且廉價(jià)地達(dá)到這樣的溫度。這些材料在電學(xué)上令人興奮，引起科學(xué)家和公眾對(duì)更高溫度超導(dǎo)性可能性的熱情。但隨著進(jìn)展減緩，" 高溫 " 超導(dǎo)體仍然局限于低溫，而且易碎，實(shí)際應(yīng)用不實(shí)際。

過(guò)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(duì)較高的溫度下會(huì)成為超導(dǎo)體，但需要在 100 萬(wàn)大氣壓以上的高壓下實(shí)現(xiàn)。然而，維持如此高的壓力比維持超低溫更加不現(xiàn)實(shí)。

韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)的論文因此在科學(xué)界引起了極大的興奮和懷疑。然而，過(guò)去幾年中也有其他研究人員聲稱找到了常溫 / 常壓超導(dǎo)體，但都未能兌現(xiàn)他們的承諾。這個(gè)新研究的研究人員回應(yīng)了這種懷疑，建議其他人重復(fù)他們的實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)試他們的發(fā)現(xiàn)。

如果他們的聲明被證實(shí)，那么韓國(guó)的這個(gè)團(tuán)隊(duì)將取得物理學(xué)歷史上的一項(xiàng)重大的突破。這也無(wú)疑將引領(lǐng)電子學(xué)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(jiǎng)。

科學(xué)界質(zhì)疑

長(zhǎng)期以來(lái)，超導(dǎo)性領(lǐng)域一直受到未經(jīng)審查而無(wú)法經(jīng)受檢驗(yàn) " 震撼聲明 " 的困擾。1987 年，當(dāng)一個(gè)名為 YBCO 的化合物被發(fā)現(xiàn)是高溫超導(dǎo)體時(shí)，一些研究人員認(rèn)為他們看到了這種化合物在常溫下發(fā)展超導(dǎo)性的跡象，但在仔細(xì)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(fù)合物、氯化銅、以及基于氨的化合物等等，都曾為常溫超導(dǎo)性提供了希望，但最終被證明是幻覺(jué)。

羅切斯特大學(xué)的一名物理學(xué)家羅剛 · 迪亞斯（Ranga Dias）最近曾多次宣稱發(fā)現(xiàn)了常溫超導(dǎo)體。但撤稿和對(duì)科學(xué)不端行為的指控?fù)p害了這些發(fā)現(xiàn)的可信度。

所有這些意味著科學(xué)界對(duì)常溫超導(dǎo)性的新報(bào)道抱有強(qiáng)烈的懷疑態(tài)度——尤其是那些尚未經(jīng)過(guò)同行評(píng)審的報(bào)道。韓國(guó)團(tuán)隊(duì)論文中的一些細(xì)節(jié)也引起了擔(dān)憂。佛羅里達(dá)大學(xué)的物理學(xué)家詹姆斯 · 哈姆林（James Hamlin）指出了 "LK-99" 磁性性質(zhì)測(cè)量中的奇怪之處。他說(shuō)：" 它測(cè)量中展現(xiàn)出的性質(zhì)不太符合我的過(guò)往經(jīng)驗(yàn)。"

萊斯大學(xué)物理學(xué)家道格拉斯 · 納特爾森（Douglas Natelson）在接受媒體采訪時(shí)表示，在審查這兩篇論文的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了更奇怪的事情。兩篇論文都包含一個(gè) "LK-99" 的磁性性質(zhì)數(shù)據(jù)圖。這兩個(gè)圖應(yīng)該來(lái)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(duì)方面存在令人擔(dān)憂的不足。然而，韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)尚未對(duì)這些問(wèn)題做出回應(yīng)。

要證實(shí) "LK-99" 是室溫常壓超導(dǎo)體仍需要耐心。有獨(dú)立研究團(tuán)隊(duì)正試圖復(fù)制韓國(guó)團(tuán)隊(duì)的成果。由于 "LK-99" 的合成方法很簡(jiǎn)單，結(jié)果可能會(huì)在未來(lái)幾天或幾周內(nèi)出現(xiàn)。納特爾森對(duì)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(méi)有結(jié)果。這并不罕見(jiàn)。" 他說(shuō)。