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室溫超導,為何讓全球科學家瘋狂“燒爐煉丹”?

  來源:中國新聞網 記者 吳濤 張鈺惠 實習生 胡凝瑾

  8月5日電,近日,有科學家團隊表示,他們發現了全球首個室溫超導材料LK-99。一時間全球科學界沸騰。

  室溫超導到底是什么,真的實現了嗎?將給我們帶來哪些影響?或許新的“工業革命”要就從此開啟。

  什么是室溫超導,材料獲取堪比“煉丹”?

  超導,是指某些材料電阻突然消失,電流通過時完全沒有電阻的現象。目前發現的超導材料在極特殊的環境下才展現出超導特性,比如高壓、高溫或者低溫,僅維持該環境成本就非常高,所以這次LK-99的室溫常壓超導性才會如此引發熱議。

  arXiv網站論文截圖。

arXiv網站論文截圖。

  事情起源于7月22日,韓國量子能源研究中心公司相關研究團隊通過兩篇論文及視頻方式,宣布在常壓條件下,一種改性的鉛磷灰石晶體(LK-99)能夠在400K(127℃)以下表現為超導體。

  一時間全球開始復現上述試驗,因為該材料的合成需要長時間加熱等,這個過程被不少網友調侃為“燒爐煉丹”。以中國為例,根據公開信息的不完全統計,北京航空航天大學、曲阜師范大學、華中科技大學等團隊進行了復現實驗。

  華中科技大學團隊在B站上上傳的視頻顯示,該“超導材料”比牙簽還細小,堪比針尖,實驗結果要靠顯微鏡觀察,無論是磁鐵的N級還是S級,該材料都對此呈現出斥性。該視頻一度成為B站排行榜最高第1名的視頻。

  B站截圖。

B站截圖。

  上述視頻介紹,華中科技大學材料學院博士后武浩、博士生楊麗,在常海欣教授的指導下,成功首次驗證合成了可以磁懸浮的LK-99晶體,該晶體懸浮的角度比Sukbae Lee(韓國科學家)等人獲得的樣品磁懸浮角度更大,有望實現真正意義的無接觸超導磁懸浮。

  但有意思的是,超導材料“煉制”的結果好像隨機性很大。

  例如,北京航空航天大學的研究團隊表示,成功制備了LK-99材料,沒有觀察到磁懸浮現象和零電阻現象。東南大學孫悅團隊6片樣品中的1片樣品觀察到110K電阻降低,但沒有測量到完全抗磁性,實驗者推測樣品中超導組分很低。

  有沒有可能實現,難點在哪?

  常溫超導到底有沒有可能實現,難在哪?為何引無數科學家“競折腰”。

  8月2日,韓國超導學會宣布成立“LK-99驗證委員會”,檢驗該成果的真實性。截至目前,學會根據兩篇論文中提供的數據和已發布的視頻,宣布LK-99不能被稱為室溫超導體。

  北京大學物理學院教授肖池階接受中新網采訪時稱,室溫常壓超導是物理學領域的圣杯,人類夢想之一,“在沒違背物理學基本原理、沒被確定證偽之前,需要大家帶著夢想去探索,一切皆有可能。”據介紹,肖池階的研究領域為磁約束熱核聚變。

  北京龍訊曠騰科技有限公司高級研究員周諧宇對中新網表示,室溫超導在短期之內仍然是一座難以翻越的大山。最近大火的韓國室溫超導材料LK-99目前并沒有同時測出超導體兩大特征,即零電阻和完全抗磁性的重復實驗。

  近日,“中科院物理所”公眾號發文稱,確實不好判斷,不過真假并不難驗證,按韓國作者的說法,最快三天就能制備出一批樣品。

  如上所述,目前公開的復刻的LK-99材料,有部分檢測到抗磁性,但沒有檢測到室溫常壓下電阻為0的現象。

  有媒體援引中國科學院高能物理研究所研究員徐慶金的話稱,公眾對室溫超導高度關注,說明了大家對于科學話題的熱情,這是令人高興的地方。但有些自媒體過于“標題黨”,夸大其詞,嚴重誤導了大家,室溫超導是非常美好的,但實現也是艱難的。

  一旦突破,將帶來哪些應用?

  雖然室溫超導實現之路艱難,可一旦實現將給我們帶來哪些影響呢?

  肖池階表示,很難全部列出,但常壓室溫超導技術實現工業應用以后,將大力促進磁約束熱核聚變能源的工程可行性和經濟可行性,而聚變能源利用將對人類文明產生重要影響,因此常壓室溫超導的重要性怎么強調都不為過。

  中國移動首席科學家馮俊蘭近日表示,室溫超導如果實現,量子計算將有質的飛躍,進一步推動大模型的發展。

  行業普遍認為,若室溫超導實現,將對磁懸浮列車、無損輸電、量子計算機、受控核聚變、醫學成像等領域帶來質的改變。

  例如,受控核聚變需要極強的磁場將核聚變約束在一個小空間,而超導磁體能產生強大的磁場,室溫超導體則進一步降低了能耗。

  另外,室溫超導完全的抗磁性,減少磁懸浮設備制冷的需求,使超導磁懸浮列車更容易實現。“磁懸浮列車普及后,以后通勤上班更效率了。”有網友稱。

  來源:中國新聞網 記者 吳濤 張鈺惠 實習生 胡凝瑾

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