超導(dǎo)體的特征之一是邁斯納效應(yīng)，當(dāng)超導(dǎo)體放置在磁鐵上方時，它會懸浮起來。圖片來源：《新科學(xué)家》網(wǎng)站
(資料圖)
在視頻演示中，LK-99圓盤的一個邊緣上升，但另一邊緣似乎與磁鐵保持接觸。圖片來源：LK-99研究團(tuán)隊金賢德等人
科技日報記者張佳欣
7月22日，一個韓國研究團(tuán)隊在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv上提交論文，聲稱合成了世界上第一種在室溫和環(huán)境壓力下完美導(dǎo)電的材料——LK-99。
一石激起千層浪。來自世界各地的科學(xué)家和業(yè)余愛好者爭先恐后地復(fù)制這項實驗。時至今日，關(guān)于室溫超導(dǎo)的“子彈”已經(jīng)飛了兩周。網(wǎng)絡(luò)熱議余溫猶在，而物理學(xué)家敦促人們保持謹(jǐn)慎，各種復(fù)制實驗也證實，LK-99在室溫下實際上并不具有超導(dǎo)性。但究竟是什么讓人如此興奮？
室溫超導(dǎo)意義重大
使用室溫超導(dǎo)材料，可消除發(fā)電和輸電造成的能量損失，從而削減成本并減少排放；風(fēng)能和太陽能可無限期儲存；筆記本電腦、手機(jī)、電動汽車的電池壽命可延長；更誘人的是，核聚變這種長期難以捉摸的無碳能源，可能開始在商業(yè)上變得可行，因為室溫超導(dǎo)體可實現(xiàn)更小、成本更低的反應(yīng)堆設(shè)計。
此外，在超導(dǎo)軌道上滑行的懸浮列車可能會變得司空見慣；醫(yī)學(xué)成像設(shè)備可能會變得更小巧、更便宜、更精確；由于準(zhǔn)確性和性能的提高，擁有更多量子位的量子計算機(jī)可能會變得更加可行……事實上，幾乎所有依賴電磁過程的技術(shù)都可被改造。
韓實驗證據(jù)尚不足
韓國研究人員提出了LK-99如何表現(xiàn)出室溫超導(dǎo)性的合理理論，但尚未提供明確的實驗證據(jù)。論文中提供的數(shù)據(jù)似乎沒有結(jié)論。
超導(dǎo)體的特征之一是邁斯納效應(yīng)，當(dāng)超導(dǎo)體放置在磁鐵上方時，它會懸浮起來。在視頻演示中，LK-99圓盤的一個邊緣上升，但另一邊緣似乎與磁鐵保持接觸。
真正的超導(dǎo)體能表現(xiàn)出完全懸浮和“量子鎖定”，使其相對于磁鐵保持在固定位置。研究人員解釋說，視頻中看到的行為可能是由于樣本的缺陷造成的，這意味著樣本中只有一部分變得超導(dǎo)。
澳大利亞《對話》雜志援引昆士蘭科技大學(xué)材料科學(xué)高級研究員馬赫布貝·沙巴齊的話稱，現(xiàn)在就說“我們已經(jīng)獲得了室溫超導(dǎo)的令人信服的證據(jù)”還為時過早。
韓國超導(dǎo)與低溫學(xué)會為此成立了“LK-99”驗證委員會。8月3日，該協(xié)會得出結(jié)論，LK-99是超導(dǎo)體的證據(jù)尚不足，因為它沒有呈現(xiàn)出邁斯納效應(yīng)。
復(fù)制結(jié)果不盡如人意
據(jù)《自然》雜志報道，7月31日，印度國家物理實驗室和北京航空航天大學(xué)的團(tuán)隊進(jìn)行了兩項獨(dú)立實驗，并在預(yù)印本網(wǎng)站上報告合成了LK-99，但均沒有觀察到超導(dǎo)跡象。東南大學(xué)研究人員進(jìn)行的實驗沒有發(fā)現(xiàn)邁斯納效應(yīng)，但在-163℃下測得LK-99的電阻接近于零，該溫度遠(yuǎn)低于室溫，但對于超導(dǎo)體來說卻很高。
科學(xué)家質(zhì)疑，無法知道這些團(tuán)隊正在分析的材料是否與韓國團(tuán)隊創(chuàng)建的材料相同，同時，也無法獨(dú)立驗證他們對LK-99的分析。
8月1日，華中科技大學(xué)發(fā)布了一段視頻，展示了LK-99懸浮樣本，迅速在社交媒體上傳開。美國《時代》周刊報道稱，觀察到的懸浮并不一定意味著該材料是超導(dǎo)體。因為有許多材料表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗磁性，這很難與完全抗磁性（即邁納斯效應(yīng)）區(qū)分開來。
8月8日，北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心提交到預(yù)印本網(wǎng)站的一篇論文認(rèn)為，其團(tuán)隊嘗試合成的LK-99樣品不具超導(dǎo)性。美國馬里蘭大學(xué)凝聚態(tài)理論中心也在社交媒體表態(tài)，“我們現(xiàn)在相信游戲已經(jīng)結(jié)束了。LK-99不是超導(dǎo)體，即使在室溫（或非常低的溫度）下也是如此。它是一種電阻非常高的劣質(zhì)材料”。
德國柏林洪堡大學(xué)凝聚態(tài)物理學(xué)教授何塞·馬里亞·皮薩羅表示，種種計算表明，模擬的LK-99具有一些令人驚訝且有前景的電子特性，但仍然缺乏更明確證明超導(dǎo)性的計算。
理論學(xué)家也加入了爭論。7月31日，美國勞倫斯伯克利國家實驗室的西妮德·格里芬發(fā)文表示，其使用了密度泛函理論計算發(fā)現(xiàn)LK-99存在平坦能帶，說明LK99在理論層面可能具有超導(dǎo)性。這引發(fā)了一波公眾的樂觀情緒。然而，格里芬馬上又在社交媒體自我反駁道：“我的文章沒有證明也沒有提供超導(dǎo)性的證據(jù)。”
新研究仍可能帶來進(jìn)步
美國加州大學(xué)戴維斯分校的凝聚態(tài)實驗專家因娜·維希克指出，基本上每年都會有關(guān)于發(fā)現(xiàn)新“不明超導(dǎo)體”的實驗出現(xiàn)，超導(dǎo)技術(shù)的進(jìn)步經(jīng)常因其對計算機(jī)芯片和磁懸浮列車等技術(shù)的潛在影響而受到追捧，但這種興奮可能是不必要的。從歷史上看，超導(dǎo)的進(jìn)步給基礎(chǔ)科學(xué)帶來了巨大的好處，但在日常應(yīng)用方面卻很少。維希克說，不能保證室溫超導(dǎo)體會有實際用途。
但這并不能阻擋科學(xué)家追求室溫超導(dǎo)材料的步伐。迄今發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)的每一種超導(dǎo)體都只能在超低溫和超高壓的極端條件下工作，這使得它們在大多數(shù)應(yīng)用中都不切實際。如果找到一種能在更自然的環(huán)境中工作的超導(dǎo)體，就能改變用電技術(shù)，使電網(wǎng)更環(huán)保，使核聚變更經(jīng)濟(jì)可行，也難怪一個在室溫、常壓下的小小懸浮物會引起廣泛關(guān)注。
《新科學(xué)家》刊文表示，在超導(dǎo)體的發(fā)展史上，經(jīng)不起進(jìn)一步推敲的研究比比皆是，因此持懷疑態(tài)度也是合理的。隨著全球研究人員爭先恐后地試圖復(fù)制這些實驗，這股熱潮可能正是尋找真正的新型超導(dǎo)體所需要的。
