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室溫超導(dǎo),為何讓全球科學(xué)家瘋狂“燒爐煉丹”?

吳濤 張鈺惠 發(fā)布時間:2023-08-07 09:04:00來源: 中國新聞網(wǎng)

  中新網(wǎng)8月5日電(記者 吳濤 張鈺惠 實習(xí)生 胡凝瑾)近日,有科學(xué)家團(tuán)隊表示,他們發(fā)現(xiàn)了全球首個室溫超導(dǎo)材料LK-99。一時間全球科學(xué)界沸騰。

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

  什么是室溫超導(dǎo),材料獲取堪比“煉丹”?

  超導(dǎo),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(xiàn)象。目前發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)材料在極特殊的環(huán)境下才展現(xiàn)出超導(dǎo)特性,比如高壓、高溫或者低溫,僅維持該環(huán)境成本就非常高,所以這次LK-99的室溫常壓超導(dǎo)性才會如此引發(fā)熱議。

  

  arXiv網(wǎng)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(guān)研究團(tuán)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(xiàn)為超導(dǎo)體。

  一時間全球開始復(fù)現(xiàn)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(wǎng)友調(diào)侃為“燒爐煉丹”。以中國為例,根據(jù)公開信息的不完全統(tǒng)計,北京航空航天大學(xué)、曲阜師范大學(xué)、華中科技大學(xué)等團(tuán)隊進(jìn)行了復(fù)現(xiàn)實驗。

  華中科技大學(xué)團(tuán)隊在B站上上傳的視頻顯示,該“超導(dǎo)材料”比牙簽還細(xì)小,堪比針尖,實驗結(jié)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(xiàn)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。

  上述視頻介紹,華中科技大學(xué)材料學(xué)院博士后武浩、博士生楊麗,在常海欣教授的指導(dǎo)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(xué)家)等人獲得的樣品磁懸浮角度更大,有望實現(xiàn)真正意義的無接觸超導(dǎo)磁懸浮。

  但有意思的是,超導(dǎo)材料“煉制”的結(jié)果好像隨機性很大。

  例如,北京航空航天大學(xué)的研究團(tuán)隊表示,成功制備了LK-99材料,沒有觀察到磁懸浮現(xiàn)象和零電阻現(xiàn)象。東南大學(xué)孫悅團(tuán)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(dǎo)組分很低。

  有沒有可能實現(xiàn),難點在哪?

  常溫超導(dǎo)到底有沒有可能實現(xiàn),難在哪?為何引無數(shù)科學(xué)家“競折腰”。

  8月2日,韓國超導(dǎo)學(xué)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(xué)會根據(jù)兩篇論文中提供的數(shù)據(jù)和已發(fā)布的視頻,宣布LK-99不能被稱為室溫超導(dǎo)體。

  北京大學(xué)物理學(xué)院教授肖池階接受中新網(wǎng)采訪時稱,室溫常壓超導(dǎo)是物理學(xué)領(lǐng)域的圣杯,人類夢想之一,“在沒違背物理學(xué)基本原理、沒被確定證偽之前,需要大家?guī)е鴫粝肴ヌ剿?,一切皆有可能?!睋?jù)介紹,肖池階的研究領(lǐng)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(wǎng)表示,室溫超導(dǎo)在短期之內(nèi)仍然是一座難以翻越的大山。最近大火的韓國室溫超導(dǎo)材料LK-99目前并沒有同時測出超導(dǎo)體兩大特征,即零電阻和完全抗磁性的重復(fù)實驗。

  近日,“中科院物理所”公眾號發(fā)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(fù)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(xiàn)象。

  

  韓國團(tuán)隊論文演示視頻的截圖。

  有媒體援引中國科學(xué)院高能物理研究所研究員徐慶金的話稱,公眾對室溫超導(dǎo)高度關(guān)注,說明了大家對于科學(xué)話題的熱情,這是令人高興的地方。但有些自媒體過于“標(biāo)題黨”,夸大其詞,嚴(yán)重誤導(dǎo)了大家,室溫超導(dǎo)是非常美好的,但實現(xiàn)也是艱難的。

  一旦突破,將帶來哪些應(yīng)用?

  雖然室溫超導(dǎo)實現(xiàn)之路艱難,可一旦實現(xiàn)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(dǎo)技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用以后,將大力促進(jìn)磁約束熱核聚變能源的工程可行性和經(jīng)濟可行性,而聚變能源利用將對人類文明產(chǎn)生重要影響,因此常壓室溫超導(dǎo)的重要性怎么強調(diào)都不為過。

  中國移動首席科學(xué)家馮俊蘭近日表示,室溫超導(dǎo)如果實現(xiàn),量子計算將有質(zhì)的飛躍,進(jìn)一步推動大模型的發(fā)展。

  行業(yè)普遍認(rèn)為,若室溫超導(dǎo)實現(xiàn),將對磁懸浮列車、無損輸電、量子計算機、受控核聚變、醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域帶來質(zhì)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(dǎo)磁體能產(chǎn)生強大的磁場,室溫超導(dǎo)體則進(jìn)一步降低了能耗。

  另外,室溫超導(dǎo)完全的抗磁性,減少磁懸浮設(shè)備制冷的需求,使超導(dǎo)磁懸浮列車更容易實現(xiàn)?!按艖腋×熊嚻占昂?,以后通勤上班更效率了。”有網(wǎng)友稱。(完)

(責(zé)編: 王東)

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