物理学又被颠覆？韩国科学家称造出全球首个室温超导材料：体积微小收缩状态下127°

　　每经记者 蔡鼎????每经编辑 兰素英

　　距离美国罗彻斯特大学研究人员宣称发现一种室温超导材料不到5个月，全球科学界在室温超导材料方面又宣布重大发现。

　　近日，韩国一个科学家团队表示，他们发现了全球首个室温超导材料——改性铅磷灰石晶体结构（下称LK- 99，一种掺杂铜的铅磷灰石）。该团队兴奋地指出，“所有证据都可以证明，LK-99是世界首个室温常压超导体。LK-99的诞生意味着室温超导领域的重大突破，开启了一个全新的历史时代。”

　　不过，《每日经济新闻》记者注意到，该团队的论文目前仅上传到了预印本服务器arXiv，还不清楚该论文是否已提交给期刊进行同行评议。由于已有同题的研究被“推翻”的先例，该韩国科学家团队的研究成果也必然将受到严格审查。

　　研究称新材料LK-99的临界温度仅为127°C

　　为了制造这种名为 LK-99 的新材料，该韩国研究团队将几种含有铅、氧、硫和磷的粉末状化合物混合在一起，然后在高温下加热数小时，粉末发生化学反应，得到一种掺杂铜的铅-磷灰石晶体。

　　据悉，该团队的研究人员包括量子能源研究中心CEO Sukbae Lee，长期从事高温超导方向的物理研究；量子能源研究中心研究员Ji-Hoon Kim，主要负责样品合成工作；以及韩国高丽大学教授Young-Wan Kwon，专注于凝聚态物理、先进材料等领域的研究。

　　随后，研究人员测量了毫米大小的LK-99样品在不同温度环境下对电流通过的阻力，发现其所谓的电阻率从105℃时的较大正值急剧下降到30℃时的几乎零电阻。

　　研究小组记录了LK-99的临界温度（Tc）、零电阻率、临界电流（Ic）、临界磁场（Hc）和迈斯纳效应（超导体从一般状态相变至超导态的过程中对磁场的排斥现象）。该韩国研究团队在论文中称，其发现的LK-99的临界温度为127°C，这意味着这种材料可以很容易在地球上的所有环境中使用。各种效应使得该研究小组确信LK-99确实是一种超导体。

　　超导体没有电阻的原因在于内部电子的活动。当某特定材料实现超导时，其中的电子会克服排斥力并配对，在不损失能量的情况下自由流动。该韩国团队认为，LK-99中之所以会出现这种超导情况，是由微小的体积收缩（0.48%）导致的结构形变引起的。

　　虽然该韩国科学家团队对室温超导材料的发现令外界非常兴奋，但谨慎对待类似的研究同样也很重要。

　　业内分析指出，在科学上被广泛接受和认可前，还需要同行进一步严格和独立的严重。此外，科学界还必须重复复现，以确认这一发现的可重复性和可靠性。

　　此外，研究人员还需要进行广泛的研究，以了解LK-99室温超导性背后的基本机制。探索LK-99潜在的限制和挑战，例如超导状态的稳定性和寿命，对于评估材料的实际适用性至关重要。最后，来自该领域专家的同行评议和审查也将有助于复现上述韩国研究团队的助长。

　　该韩国研究团队表示，他们理解外界对其研究成果的质疑，也支持任何想自行制备并测试LK-99超导性的人。与此同时，该团队将继续努力完善他们的超导样品，并朝着大规模生产的方向迈进。

　　曾有室温超导研究被“打假”

　　超导性的关键点则在于临界温度，只要低于这个温度，材料就会具有超导性。因此，一种能够在实验室之外的常规条件下工作的超导体将是革命性的。

　　如今距离人类首次发现超导现象已经有100多年了。早在1911年，荷兰物理学家Heike Kamerlingh Onnes就已经发现，当温度降低至4.2K（约-268.95℃）时，浸泡在液氨里的金属汞的电阻会消失。

　　《每日经济新闻》记者还注意到，在韩国此次的研究公布之前，也有其他研究人员声称开发出了室温超导的材料。

　　早在2020年，美国内华达大学的研究人员就称其开发出了一种室温超导材料，并成立了一家名为Unearthly Materials来进一步开发。

　　今年3月份，来自美国罗切斯特大学的物理学家 Ranga Dias 声称自己在 21℃条件下实现了室温超导 —— 由氢（99%）、氮（1%）和纯镥制成的材料 LNH 在 21°C、1GPa 条件下就实现了超导状态。

　　不过，Dias团队的研究发表后遭到多方质疑。加州大学圣地亚哥分校理论物理学家乔治·赫希（Jorge E.Hirsch）教授曾对每经记者指出，Dias本人并没有在拉斯维加斯的美国物理学会会议上对他们团队的研究进行复现。而在Dias的研究公布后，南京大学闻海虎团队曾火速安排重复实验，但团队发现，Dias给的制备样品方案几乎不可行，于是他们结合自己的条件，完全以新的方式进行合成并得到了镥氮氢材料。“我们的实验清楚地表明，从环境压力到6.3GPa，温度低至10K（约-263摄氏度），镥氮氢材料LuH2±xNy中不存在超导性。”

　　由于Dias团队的另一篇关于室温超导的论文曾在2020年被《自然》撤稿，理由是研究人员在数据处理方面存在违规行为，这削弱了编辑们对类似研究结果的信心。

　　近年来，全球之所以对室温超导材料关注如此密切，正是因为这项技术一旦得到突破，将有可能彻底改变科学和技术的方方面面。室温超导体最显著的优点之一是其提供了前所未有的能源利用效率。通常来讲，超导体需要极低的环境才能实现，这使得它们的实际应用受到严格限制，这些应用主要集中在能源密集型领域。如果能在室温条件下实现超导性，输电和配电系统将因为几乎为零的电阻而不造成任何能量的损失。

　　量子计算机则将成为室温超导的直接受益者。有了室温超导，量子计算机将变得更加实用和容易获得。目前，大多数量子计算机都在接近绝对零度的超低温条件下运行，以尽量减少噪音。这种对极端冷却的要求不仅在技术上具有挑战性且成本高昂，而且还限制了量子计算机系统的可拓展性。室温超导具有在环境温度下零电阻导电的能力， 可以为量子比特提供一个稳定和可控的环境，而不需要复杂的冷却系统。

　　该韩国科学家团队也在论文中指出，其发现可能会对广泛的技术应用领域产生深远的影响，包括磁铁、电机、电缆、磁悬浮列车、量子计算机等。

　　封面图片来源：新华社记者 季春鹏 摄