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室溫超導,真的來了嗎?——一場科學界的“魔術”風波

每日經(jīng)濟新聞 2023-08-05 12:49:48

每經(jīng)記者 王嘉琦    每經(jīng)編輯 杜宇

一場超導風暴席卷了科學界和資本市場,兩篇來自韓國的論文引發(fā)了全球對室溫常壓超導體的瘋狂追捧。然而,隨著越來越多的實驗驗證和專家質疑,這個被譽為“人類科技史上最偉大的發(fā)現(xiàn)”是否真的存在,還是一個謎。

韓國研究團隊宣稱發(fā)現(xiàn)室溫常壓超導體,引發(fā)轟動

7月22日,韓國量子能源研究所的研究團隊,在預印本網(wǎng)站arXiv上發(fā)布了兩篇論文,分別是《第一個室溫常壓超導體》和《超導體Pb10-xCux(PO4)6O在室溫常壓下表現(xiàn)出懸浮現(xiàn)象及其機理》。這兩篇論文聲稱,他們通過在鉛-磷灰石晶體中摻入銅元素,制造出了一種新型材料LK-99,這種材料在常溫常壓下具有零電阻和強抗磁性,也就是超導性。他們還上傳了一段視頻,展示了LK-99樣品在磁鐵上懸浮的情況,這被認為是超導材料的重要特征之一——邁斯納效應。

圖片來源:論文團隊的演示實驗

超導是指某些材料在低溫下電阻消失,電流無損耗地流動的現(xiàn)象。超導材料具有零電阻和完全抗磁兩大特性,被認為是未來能源、信息、交通等領域的革命性技術。然而,目前已知的超導材料都需要在極低溫或高壓條件下才能實現(xiàn),這大大限制了其應用范圍和效率。

因此,科學家們一直夢想著找到一種能在常溫常壓下實現(xiàn)超導的材料,即室溫常壓超導體。這種材料如果存在,將會徹底改變?nèi)祟惖纳罘绞胶湍茉唇Y構。但是,這一目標一直被認為是遙不可及的。

這兩篇論文一經(jīng)發(fā)布,就引起了全球科學家和媒體的關注。如果這一發(fā)現(xiàn)屬實,那么意味著人類終于突破了超導技術的最大障礙——溫度。目前已知的最高溫度超導體是由美國物理學家迪亞斯等人于2020年在《自然》雜志上報告的。迪亞斯論文,稱一種含碳、硫、氫的化合物能在約15攝氏度下表現(xiàn)出超導性能。但后續(xù)多個研究組未能重復該實驗,《自然》在2022年就該論文作出撤稿決定。[1]

這一消息引起業(yè)內(nèi)外廣泛關注。若這一發(fā)現(xiàn)屬實,則意味著超導技術在室溫和常壓條件下即可實現(xiàn),不再需要高昂的能源消耗和復雜的高壓設備。這將為人類社會帶來巨大的進步和變革。

專家質疑LK-99是否真的是超導體

然而,在韓國研究團隊公開論文后,不少科學家對其結果表示懷疑和質疑。他們認為,LK-99是否真的是室溫常壓超導體,還有待更多的實驗驗證和理論解釋。

首先,LK-99是否具有零電阻性,還沒有得到確切的證明。零電阻是超導材料最基本的特征之一,也是最容易檢測的特征之一。然而,韓國研究團隊并沒有在論文中提供LK-99的電阻測試數(shù)據(jù)。他們只是展示了LK-99在磁場下的抗磁性,即邁斯納效應。

邁斯納效應是指超導材料在超導態(tài)下能夠完全排斥外部磁場的現(xiàn)象,是超導材料的另一個重要特征。然而,并非所有具有抗磁性的材料都是超導材料,也并非所有的超導材料都能表現(xiàn)出完全抗磁性。因此,僅憑LK-99的抗磁性,還不能斷定其是否具有超導性。

事實上,韓國研究團隊也承認,他們制備出來的LK-99樣品中,只有少數(shù)能表現(xiàn)出抗磁性,大多數(shù)樣品都沒有任何反應。這說明LK-99的制備過程可能存在很大的偶然性和不穩(wěn)定性。

中國科學家積極參與驗證

盡管韓國研究團隊的論文存在諸多問題和爭議,但仍然激發(fā)了中國科學家的興趣和探索。近日,多個中國科研團隊紛紛宣布成功合成了類似LK-99的材料,并進行了相關的驗證實驗。

其中最引人注目的是華中科技大學材料學院教授常海欣帶領的團隊。該團隊在視頻網(wǎng)站Bilibili上發(fā)布了一段視頻,展示了他們合成了具有抗磁性的LK-99樣品,并用一塊小型永久磁鐵將其吸起來。

8月2日晚間,曲阜師范大學物理工程學院教授劉曉兵表示,其團隊利用四引線法對此前合成的抗磁樣品進行了初步的電阻測試,測試結果發(fā)現(xiàn)該樣品在常溫到50K(-223.16℃)低溫范圍內(nèi)仍存在大的電阻值,測試過程中并沒有出現(xiàn)電阻大幅度驟降或者零電阻,與“室溫超導”所被期待的零電阻特性相差甚遠。

劉曉兵表示,“這是目前除韓國研究團隊公開的結果外,首次對抗磁性LK-99進行的電阻測試。此結果的深層次原因目前還不是很清楚,有待進一步的研究確認。我們只能說,這種材料具有一定的抗磁性,但還遠遠不能證明是邁斯納效應,更不能證明是超導。”

另一個引起關注的是東南大學物理學院教授孫悅帶領的團隊。該團隊在B站發(fā)布了另一段視頻,聲稱他們在110 K(-163.15 ℃)以下,常壓觀測到LK-99材料出現(xiàn)零電阻。

孫悅教授在視頻中表示,這可能是LK-99存在超導電性的一個很重要的證據(jù),但他們并沒有證實發(fā)現(xiàn)了室溫超導體。“我們猜測,若樣品的零電阻是超導造成的,其超導的組分應該還是比較低的。”孫悅教授說。

圖片來源:視頻截圖

然而,該團隊也承認,他們一共測量了六片樣品,僅在一片樣品中觀測到了零電阻,其他樣品大多數(shù)產(chǎn)生的為半導體行為。此外,他們對這塊觀測到零電阻的樣品做了邁斯納效應測量,即完全抗磁性測量,并未觀測到這一樣品存在完全抗磁性。

總體來看,目前還沒有任何一個中國科學家能夠完全復現(xiàn)韓國研究團隊公開的結果,即在室溫常壓下觀察到LK-99同時具有零電阻和完全抗磁兩大超導特性。因此,LK-99是否真的是室溫常壓超導體,還有待更多的驗證和解釋。

除了實驗驗證之外,LK-99也引起了國內(nèi)外知名專家的關注和評論。他們從不同的角度和層面對LK-99提出了質疑和批評,認為其科學價值和可靠性都有待商榷。

北京高壓科學研究中心主任毛河光教授表示,韓國這項研究跟迪亞斯的研究不同,因為他的研究在《自然》雜志發(fā)表了,就算有問題,但起碼值得去重復。我們重復后看到了類似的現(xiàn)象,但嚴格分析不是超導。

毛河光甚至認為,韓國研究則從開始就有點像民科,或者像變魔術。“如果超導這么容易做,那我們以后不要去找專家去做這個事了,就讓大家土法煉鋼去。”[2]

最終,這場狂歡在8月3日結束。韓國超導和低溫學會“LK-99”驗證委員會表示,由于與“LK-99”相關的影像和論文中沒有呈現(xiàn)邁斯納效應,不足以證明“LK-99”是室溫超導體。[3]

“做科研的人,和做金融的人,思維模式是不一樣的”

與科學界相比,資本市場對于超導風暴的反應則更加激烈和多元。一方面,有些券商和企業(yè)積極響應,并推動相關的產(chǎn)業(yè)化研究。在券商方面,此外,券商們也在“加急”研究,路演會議一場接著一場。

有券商認為,今年以來,室溫常壓超導領域頻發(fā)突破性研究成果,每一次都引起全球科學家的關注。盡管目前相關技術仍不成熟可靠,但每一點技術革新的可能都值得持續(xù)關注。

在企業(yè)方面,通達股份、遠東股份、鑫宏業(yè)等都在互動平臺上表示,會持續(xù)跟進國內(nèi)外超導技術,并推動相關的產(chǎn)業(yè)化研究。這些企業(yè)主要涉及特種材料、鉛材、電纜等領域,與超導技術有一定的關聯(lián)性。

其中,聯(lián)創(chuàng)光電更是被太平洋證券研究員馬浩然看好。馬浩然在研報中稱,聯(lián)創(chuàng)光電的子公司聯(lián)創(chuàng)超導推進完成或承擔了中央、省級多個超導課題,于今年4月聯(lián)合中鋁東輕共同舉辦了世界首臺高溫超導感應加熱裝置投產(chǎn)儀式,示范效果設備訂單快速增長,未來前景十分廣闊。

然而,并非所有人都對超導風暴抱有樂觀的態(tài)度。一些分析師和投資者則認為,韓國研究團隊的論文存在諸多問題和爭議,其結果還沒有得到權威的認可和驗證。因此,不應該盲目追捧相關的概念股和行業(yè),而應該保持理性和審慎。

國泰君安分析師蔣亦凡就在微博上發(fā)表了這樣的觀點:“超導=強抗磁性+零電阻。華科的實驗,現(xiàn)在只能證明這種材料有一定抗磁性,而且不是很強。”“做科研的人,和做金融的人,思維模式是不一樣的。”蔣亦凡說。

參考資料:

[1]新華社:《特稿:從轟動全球到不能驗證——美研究人員“突破性”室溫超導研究“反轉”記》

[2]中國科學報:《韓國室溫超導真突破?“從開始就有點像民科”》

[3]中國新聞網(wǎng):《韓國超導和低溫學會:“LK-99”是室溫超導體論據(jù)不足》

封面圖片來源:視覺中國--VCG111350591330

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