又一個(gè)“迪亞斯”事件？韓國(guó)室溫超導(dǎo)疑云

當(dāng)AI圈還在忙著調(diào)參“煉丹”造大模型，土法“煉丹”造室溫超導(dǎo)已風(fēng)靡材料圈。

近日，韓國(guó)學(xué)者公開(kāi)發(fā)表了兩篇論文，聲稱合成了世界上第一個(gè)室溫常壓超導(dǎo)體——LK99。論文顯示，LK99的合成方式十分簡(jiǎn)單：只需分別合成黃鉛礦、磷化亞銅晶體，之后將二者在坩堝中混合，再進(jìn)行密封加熱，在反應(yīng)中蒸發(fā)掉黃鉛礦中的硫元素，就能得到改性鉛-磷灰石晶體結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)材料。

由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程較為簡(jiǎn)單，復(fù)現(xiàn)難度較低，且材料的抗磁性也被隨后放出的疑似邁納斯懸浮效應(yīng)視頻驗(yàn)證，LK99的發(fā)現(xiàn)在全球引起轟動(dòng)。若如此簡(jiǎn)易的制備就能得到真正的超導(dǎo)材料，那么超導(dǎo)材料的商業(yè)化也將快速實(shí)現(xiàn)，由此帶來(lái)的各種變革將創(chuàng)造一個(gè)物質(zhì)與能源無(wú)比豐富的世界，無(wú)異于第三次工業(yè)革命。

(資料圖)

當(dāng)代科學(xué)的明珠

超導(dǎo)電性是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，它指的是當(dāng)某些材料在溫度降低到某一臨界溫度(Tc)時(shí)電阻突然消失，電流可以在其間無(wú)損耗流動(dòng)的現(xiàn)象，具備這種特性的材料則被稱為超導(dǎo)材料或超導(dǎo)體。超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)和研究已經(jīng)為電力輸送、磁共振成像和量子計(jì)算等領(lǐng)域帶來(lái)了重大的影響。

按照臨界溫度，超導(dǎo)體可被分為低溫超導(dǎo)材料和高溫超導(dǎo)材料。以25k（-248.15攝氏度）為分界線，Tc<25k的是低溫超導(dǎo)材料，Tc≥25k的是高溫超導(dǎo)材料。

低溫超導(dǎo)材料中，NbTi(Tc=9.5k)和Nb3Sn(Tc=18k)因具有優(yōu)良的機(jī)械加工性能和成本優(yōu)勢(shì)，其制備技術(shù)與工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，目前已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。目前低溫超導(dǎo)的下游應(yīng)用主要包括加速器磁體、核聚變工程用超導(dǎo)磁體、核磁共振磁體、通用超導(dǎo)磁體等。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，低溫超導(dǎo)材料仍將是最主要的超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)支柱性材料。

高溫超導(dǎo)材料中具備實(shí)用價(jià)值的主要包括鉍系(Tc=110K)、釔系(Tc=92K)和MgB2超導(dǎo)材料(Tc=39K)、鐵基超導(dǎo)材料等。其中鉍系和釔系高溫超導(dǎo)材料生產(chǎn)成本較高，尚處于商業(yè)化初期。目前高溫超導(dǎo)的下游終端應(yīng)用主要包括超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)電機(jī)、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)濾波器等。

自荷蘭物理學(xué)家Kamerlingh Onnes發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象至今已100多年，在最初超過(guò)五分之三的時(shí)間里，超導(dǎo)臨界溫度的提升十分緩慢。70多年中，超導(dǎo)臨界溫度只被提升到23.2k，這一段時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)體均為低溫超導(dǎo)體。

隨著銅氧化物超導(dǎo)體和鐵基超導(dǎo)體的科研進(jìn)展實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性突破，高溫超導(dǎo)體才得以開(kāi)啟高速發(fā)展的征程。截至目前，人類在常壓下能觀察到超導(dǎo)現(xiàn)象的最高溫度是135k（零下138度）。

為擴(kuò)大超導(dǎo)材料的規(guī)?；瘧?yīng)用，近年來(lái)科研人員對(duì)室溫超導(dǎo)材料的研究興趣不斷增長(zhǎng)。室溫超導(dǎo)材料能在相對(duì)較高的溫度下表現(xiàn)出超導(dǎo)現(xiàn)象，不需要制冷或?qū)χ评湟筝^低，便于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)更高效的超導(dǎo)應(yīng)用。

室溫超導(dǎo)脫“虛”向“實(shí)”

科學(xué)家們正在不斷探索新的材料，并尋找室溫超導(dǎo)現(xiàn)象的機(jī)制。室溫超導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)將為能源、交通、醫(yī)學(xué)和計(jì)算等領(lǐng)域帶來(lái)革命性的影響。

2020年，美國(guó)羅切斯特大學(xué)助理教授迪亞斯通過(guò)光化學(xué)合成簡(jiǎn)單的碳質(zhì)硫氫化物(CSH)，并將其超導(dǎo)臨界溫度提升至15攝氏度，這是人類第一次觀察到室溫超導(dǎo)體，具有里程碑式的意義。但在金剛石壓腔中觀察到的超導(dǎo)現(xiàn)象需要2670億帕的環(huán)境壓力，且產(chǎn)生超導(dǎo)現(xiàn)象的材料數(shù)量極其微量，并無(wú)法產(chǎn)生實(shí)際的應(yīng)用。因此，下一個(gè)科研目標(biāo)則是爭(zhēng)取找到在較低壓力下制造室溫超導(dǎo)體的方法，以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。

今年3月，迪亞斯在一場(chǎng)演講中表示，三元或更大的體系可能是實(shí)現(xiàn)更高轉(zhuǎn)變溫度和在室溫條件下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)性的關(guān)鍵。同時(shí)，他宣稱和團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出一種能在室溫和近常壓下工作的超導(dǎo)體——這種由氫、氮和稀土金屬镥反應(yīng)所得的固體化合物，在21攝氏度和大約1Gpa的壓力下，能以零電阻的形式傳導(dǎo)電流。

專家表示，1GPa雖然已遠(yuǎn)低于目前主流室溫超導(dǎo)體所需的數(shù)百萬(wàn)個(gè)大氣壓，但其實(shí)現(xiàn)難度依然較大，無(wú)法應(yīng)用到實(shí)際場(chǎng)景中。就在迪亞斯宣布發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)的十天后，三個(gè)國(guó)內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)的復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)相繼失敗。同時(shí)，迪亞斯還被扒出前科——全程參與了此前哈佛大學(xué)的“金屬氫”造假事件。

而最近的韓國(guó)團(tuán)隊(duì)發(fā)表的論文作者表示，其團(tuán)隊(duì)制造的LK-99室溫超導(dǎo)材料或許可以在一個(gè)月之內(nèi)被復(fù)制。僅僅通過(guò)合成和摻雜，就在本應(yīng)不具備明顯電磁特性的鉛磷灰石化合物中發(fā)現(xiàn)了一種在室溫下具有“超導(dǎo)”性質(zhì)的新材料。韓國(guó)團(tuán)隊(duì)的這一發(fā)現(xiàn)同樣也引起了質(zhì)疑。

為證明實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，韓國(guó)團(tuán)隊(duì)兩篇論文中第二篇論文的上傳者還放出了一則視頻：將一個(gè)不規(guī)則的類圓柱薄片放在磁鐵上方，可以明顯看到薄片一側(cè)翹起、懸空，呈“部分懸浮”。

超導(dǎo)應(yīng)用研究專家洪智勇表示，從該團(tuán)隊(duì)公布的論文來(lái)看，其測(cè)試手法與目前的超導(dǎo)材料驗(yàn)證試驗(yàn)存在差異，且測(cè)試方法和數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)方式過(guò)于粗糙，難以證實(shí)材料是否真的具有超導(dǎo)性質(zhì)。南京大學(xué)物理學(xué)院教授聞?；⒅赋?，“韓國(guó)團(tuán)隊(duì)此次發(fā)現(xiàn)的新材料所具備的所謂超導(dǎo)性，可能僅僅基于一個(gè)假象?！彪娮琛⒋呕退^的磁懸浮，都不足以說(shuō)明它是超導(dǎo)現(xiàn)象。

就在韓國(guó)發(fā)布論文的當(dāng)晚，國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)答社區(qū)知乎上就有答主著手進(jìn)行了復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)。值得注意的是，在相關(guān)實(shí)驗(yàn)被復(fù)現(xiàn)成功之前，先后相隔不久上傳的兩篇論文的作者疑似被曝出因“內(nèi)訌”發(fā)生搶跑發(fā)刊，兩篇論文作者的署名不同，且因倉(cāng)促上傳，第二篇論文雖比第一篇更詳盡，但也出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤，目前正在重新上傳。

室溫超導(dǎo)這一冷門(mén)賽道的競(jìng)爭(zhēng)逐漸激烈。最新消息顯示，美國(guó)佛州公司Taj Quantum公布照片稱，新發(fā)現(xiàn)一種室溫超導(dǎo)材料，系一種石墨烯泡沫材料，非常易碎。目前已獲得美國(guó)專利商標(biāo)局授權(quán)，并稱自己的材料才是世界首個(gè)室溫超導(dǎo)材料。

小結(jié)

猜疑之外，也有不少人對(duì)韓國(guó)此次室溫超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)表達(dá)了支持與期待。

有觀點(diǎn)認(rèn)為，這種突破性的發(fā)現(xiàn)若被證實(shí)且規(guī)?；逃茫煽睾司圩兊碾y度將大大降低、輸電的損耗與成本無(wú)限降低，僅僅這兩點(diǎn)，就將帶來(lái)取之不盡用之不竭的電能。這意味著，電淡化海水、電解水生成氫氣與氧氣、二氧化碳與電解氫氣生成淀粉等等這些曾經(jīng)的暢想將一個(gè)個(gè)實(shí)現(xiàn)并成為未來(lái)能源與物質(zhì)供給的一條通用渠道，交通、醫(yī)療等公共行業(yè)的運(yùn)行效率將不斷提高，居民的生活成本也將肉眼可見(jiàn)地降低。

對(duì)于研究團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，一旦這項(xiàng)成果被證實(shí)可行，諾貝爾獎(jiǎng)也將唾手可得，各種榮譽(yù)紛至沓來(lái)，更不用說(shuō)之后將得到的專利授權(quán)費(fèi)用等商業(yè)利益。

但就產(chǎn)業(yè)角度而言，室溫超導(dǎo)的商業(yè)化落地時(shí)間仍無(wú)從確定，目前Tc≥25k的高溫超導(dǎo)仍是商用的主力軍。2023年成為高溫超導(dǎo)應(yīng)用規(guī)?；帕吭?，超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)磁體、超導(dǎo)電子器件等領(lǐng)域是市場(chǎng)的主要應(yīng)用方向。

隨著應(yīng)用場(chǎng)景持續(xù)廣泛，全球高溫超導(dǎo)市場(chǎng)空間有望持續(xù)擴(kuò)張至百億規(guī)模，是帶動(dòng)全球超導(dǎo)材料市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)的關(guān)鍵動(dòng)力。

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