室温超导，是被炒作出来的「神话」吗？

首页 > 国内 >

室温超导，是被炒作出来的「神话」吗？

2023-08-16 13:56:11 来源：声动活泼小 中

编者按：

网络上科技热潮一浪接一浪，前几天大家还是 AI「专家」，这几天又都摇身一变，成了凝聚态物理「专家」。引发这股热潮的是所谓室温超导材料 LK-99 的发现。

然而，从韩国名不见经传的研究团队宣称发现这一室温超导材料，网友感慨「见证历史」，到韩超导学会宣布无法证明 LK-99 是超导体，多家研究机构和院校复现实验也不成功，不过数日。仿佛一场闹剧，热闹开场，尴尬收场。

(资料图)

▲本文部分内容整理自播客「What"s Next丨科技早知道」节目。更完整对话，请收听本期节目

室温超导材料有何特别之处

超导材料有两个关键特征，一是电阻彻底消失，绝对零电阻；二是进入超导态后具备完全的抗磁性。

通常来说没有任何材料在常温常压的情况下，电阻能完全为零。但有一些材料，比如金属，在低于某一温度时，电阻会完全消失，这个温度就称为临界温度，或超导转变温度。

在现实中，超导材料可以应用于输电场景。在长距离输电过程中，即便输电线电阻很低，依然会造成极大浪费。如果电线可以使用室温超导材料，就可以无损耗输电。

▲图源：Unsplash

超导材料还可以应用于核聚变场景中。通常材料经过大量电流时，会变热发烫。而超导材料的温度则不会发生变化，或只有极微小的变化。要利用核聚变能源需要 1 亿摄氏度以上的高温，对磁场的要求也非常高。超导材料就可以承受超大电流和超强磁场。

与我们生活比较贴近的一个应用场景是核磁共振。其实高温超导材料，也就是液氮温度（零下 196 摄氏度）上的超导材料，已经应用在核磁共振上。这里的高温是相对于绝对零度（0K，对应零下273.15 摄氏度）而言的。如果核磁共振仪器可以使用室温超导材料，未来核磁共振的成本可以大幅降低。

此外，超导材料还可应用于量子计算机、基站等。

LK-99并不独特

回到 LK-99。L 和 K 是此次韩国研究团队中两名主要研究人员的名字首字母，99 代表他们首次发现这一材料是在 1999 年。

在日前发表的论文中，他们描述了 LK-99 的制备过程，以及对其所做的测试。他们宣称这一材料电阻很低，在室温下就可以实现超导转变。是第一个常压室温超导材料。

不过，超导测试通常要求材料绝对零电阻，完全抗磁性，最好还要测到比热跳变，也就是热学特征，这些条件都符合了，才能说出现了超导现象。然而这三点在其论文中都没有得到支持。而论文发表的平台 arXiv 也仅是一个论文预印本网站，发表内容不用经过同行评议。

LK-99 是一种铅磷灰石—铜氧化物材料。事实上，铜氧化物在高温超导领域里是非常主流的研究方向。苏联科学家在更早之前，就发现了铅磷灰石—铜氧化物这一研究方向，并做了一些实验。只是这些研究在当时没有被广而告之。

LK-99也并非目前唯一的未识别室温超导体（unidentified superconducting object），类似物质还有氢化钯、多壁碳纳米管、掺杂石墨、金基质中的银纳米颗粒等，它们符合至少两个甚至多个超导材料的条件，但也都存在不令人信服的因素，而与 LK-99 的区别，仅仅是相关研究没有得到多少关注便停止了。

近几年，在 arXiv 等论文预印本网站上，经常出现所谓的室温超导论文，基本每年会有一篇，甚至是一年多篇。

我们需要什么样的科学精神

当网上关于 LK-99 的讨论热火朝天，不少研究团队展开复现实验时，许多全球顶级院校却没有参与其中，或保持着相当低调的姿态，没有第一时间发布相关内容，助推热潮。

在室温超导领域，「狼来了」的故事并不少见。

今年早些时候，就有美国科学家宣称实现了室温超导，结果很快被同行证伪，科学家本人也陷入学术造假的纠纷中。

对于谙熟超导门道的科学家来说，合理怀疑，以及「等待+验证」的态度，才是必须的。

目前来看，LK-99 距离可靠的学术验证还很远，更不要说工业级的应用。超导材料只有实现了薄膜化和线缆化生产，才能进入工业和商业应用领域。在目前大部分所谓超导材料的悬浮视频里，使用的材料都很小，最大也没有指甲盖大。

▲图源：Alamy

虽然从验证 LK-99 超导性的角度，眼下各团队的复现实验几乎没有意义，但从探究 LK-99 特性的角度上看，这些实验还是有意义的。铜氧化物的超导性受掺杂情况影响很大，掺杂不一样，铜氧化物的临界温度就不一样。

在实验中不断合成掺杂不同的化合物，有可能发现其他化合物的未知物态，未来材料工业也有可能在这一方向上继续拓展，开发出一些适用于特定场景的材料。

只是，从制备到反复实验，再到反复确认，最后经过严格流程发表论文，都需要研究者投入大量时间和精力，没有科技「神话」是能一蹴而就的。

关键词：