繼韓國科學家宣布發現合成室溫常壓超導體的方法後,全球各地實驗室正掀起複製競賽,美國、中國、法國、印度、荷蘭等國都陸續傳出失敗與成功結果。目前已有一些團隊證實 LK-99 材料具抗磁性,但是否具超導性還有待進一步分析驗證。
超導體是指在特定溫度以下呈現電阻為零的導體,此時電流無耗損流動,如果未來電纜能以超導材料製造,全球輸配電系統用電量將節省約 7%。但傳統實現超導體的辦法僅限於低溫或高壓環境,因此發現室溫常壓超導體絕對是項重大突破。
最近,南韓科學家 Sukbae Lee、Ji-Hoon Kim、Young-Wan Kwon 宣布找到命名為 LK-99 的超導材料,引起世界各國實驗室複製熱潮,目前已知有中國、美國科學家分別以實驗、電腦模擬驗證 LK-99 材料部份特性。
華中科技大學團隊
8 月 1 日,由中國華中科技大學常海欣教授指導的團隊在 bilibili 網站發布一段影片,成功驗證可以合成出展現磁懸浮的 LK-99 晶體,且懸浮角度比韓國團隊的樣品還大,僅一天播放次數便超過 600 萬次。
雖然華中科技大學團隊的 LK-99 樣品只有一個小黑點大,但據工程師 Andrew Cote 解釋,該樣品無論靠近磁鐵哪一極都會半懸浮,假如它只是單純的磁性材料,那它應該會被磁鐵的其中一個極性吸引、另一個極性排斥,但抗磁性材料於磁鐵任一方向下都會相斥。
First claimed successful replication of LK-99
Accomplished by a team at the Huazhong University of Science and Technology and posted 30 minutes ago.
Why this is evidence:
The LK-99 flake slightly levitates for both orientations of the magnetic field, meaning it is not simply a…— Andrew Cote (@Andercot)
不過影片拍得有點陽春,外界無法從影片內容確定下方靠近樣品的強磁鐵有否如實翻轉,且樣品實驗測量值也尚未公布,簡單說,該影片可能只是率先驗證一必要性條件,即材料從一般狀態相變至超導態過程中排斥磁場的邁斯納效應(Meissner effect)。
但抗磁性不等於超導性,它只是超導體其中一種特性,我們還必須看到材料的零電阻數據再來準備香檳,目前看來距離零電阻完全懸浮還有段距離,也不能證實實驗結果與超導有關,但或許方向沒錯,只要能突破 0 到 1 的束縛,後續從 1 到 100 的研究方向與進展就有機會高速起飛。
一些人認為,LK-99 保底是新抗磁性材料(不過目前抗磁性材料已經很多了),再幸運一點是製造成本超低的新抗磁材料,幸運值點滿則是打開室溫超導大門。
勞倫斯柏克萊國家實驗室
勞倫斯柏克萊國家實驗室(LBNL)物理學家 Sin´ead M. Griffin 也於 8 月 1 日在《Arxiv》網站發表論文,利用超級電腦模擬的結果顯示,LK-99 材料中可用的電子傳導路徑只要處於適當條件與位置,理論上就確實具室溫常壓超導特性,不過這些路徑僅在銅原子滲透到晶格中不太可能的位置、或更高能量點位才能形成,意味合出 LK-99 超導材料的機率根本萬中選一。
但整體而言,該消息對支持 LK-99 材料來說已經相當樂觀,儘管過程尚不完美,至少看起來正朝著正確方向邁出第一步,比如我們可能不以傳統認知的 BCS 機制實現超導,而是靠著改善晶體結構產生內應力的方式實現。
National Lab (LBNL) results support LK-99 as a room-temperature ambient-pressure superconductor.
Simulations published 1 hour ago on arxiv support LK-99 as the holy grail of modern material science and applied physics.
()Here’s the plain-english…
— Andrew Cote (@Andercot)
除了上述科學家,美國阿貢國家實驗室也正在合成材料,中國曲阜師範大學高壓科研團隊、中國科學技術大學團隊則已發表 LK-99 材料的初步復現結果,兩者皆表明 LK-99 材料部分顆粒有抗磁性,展現半懸浮,但曲阜師範大學團隊隨後測量電阻發現樣品具高電阻率,可能是雜質太多。
中國北京航空航天大學、東南大學初步復現結果則未觀察到任何懸浮或抗磁性,認為材料本身表現更類似半導體行為。
A third levitating LK-99 superconductor replication video has dropped from China
Caveat here is that they then measured the resistance and found it to have high resistivity, so more work needs to be done to get both levitation + zero resistance samples
— Floates0x (@floates0x)
目前這些驗證都尚未得出明確結論,只能說全球正熱切等待各實驗室對原始研究的進一步分析。
韓國團隊自身意見不一
不過有點尷尬的是,論文作者 Sukbae Lee 在接受《韓聯社》電採時直言,該論文還不是篇完整論文,甚至存在諸多缺陷,事實上也未打算於近日發表,是 Young-Wan Kwon 未經其他作者許可就擅自發表。
其他作者目前已提請一家國際期刊對論文進行審閱,將在通過正式同行評審後重新發表。
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延伸閱讀:
標題:LK-99 室溫超導體復現成果,美認證理論可行,中國證實具抗磁性
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