2023-08-04 05:58:07 来源 : 百度新闻
这些天，“室温超导”再次引发公众热议。
(资料图)
事情起源于韩国研究团队7月22日在预印本网站arxiv（指没有审查机制的一个电子预印平台，作者可在接受期刊审查前，在此提早宣告研究成果）上传论文，称一个被命名为“lk-99”的材料可实现室温超导。
如果说这激发了公众对于室温超导的好奇，到了8月1日，这个话题已经“沸”了——
美国泰吉量子公司称，新发现一种石墨烯的室温超导材料，但并没有同时公布相关实验数据。
来自华中科技大学的一科研团队，在b站以“关山口男子技师”up主名义发视频，称合成了“lk-99”晶体，并展示了其抗磁性。截至本文发稿之际，该视频已有748万余次的播放量。
甚至，美国超导公司的股票也持续涨势。
而更具戏剧性的是，又有韩国研究团队的成员表示，该论文存在缺陷，系一名成员擅自发布，目前团队已要求从预印本网站下架论文。
眼花缭乱中，值得关注的是：抗磁性=超导性吗？为何室温超导如此受青睐？实现室温超导，需要突破的难点在哪里？
解放日报·上观新闻记者专访上海大学高温超导重点实验室主任蔡传兵教授。
【抗磁性=超导性吗】
“看到韩国研究团队的论文标题《第一个室温常压超导体》时，我也很兴奋，毕竟做超导的人都渴望有室温常压超导出现。再一看，实验原料都是常见矿物元素，无毒也不贵重，几乎每个理工科实验室都可尝试，我当晚就有重复验证的冲动。”蔡传兵坦言，他所在的研究团队7月26日即开始组建攻关小组，制定了一周每天24小时计划，原材料与制备手段齐全后于29日启动试验，至今已制备出两类不同工艺样品，正在检测表征之中。
韩国研究团队公开的视频里，合成的晶体在一个磁体界面倾斜地立着，像只扑闪着翅膀的蝴蝶。
在华中科技大学团队所发的b站视频中，一根牙签指向的一个小黑点晶体，肉眼几乎看不见，在显微镜下随着钕铁硼磁体的移动，它或竖立或倒下，把磁体换个方向依然如此。
两个视频显示，合成的晶体材料可能发生了抗磁反应。
但是，抗磁性=超导性吗？
“超导体需要满足两个最重要的特性，一是电阻为零，二是完全抗磁性，又称迈斯纳效应。”蔡传兵说：“完全抗磁性”是“一般抗磁性”的极端状态，是“彻底抗磁性”；自然界很多材料具有一般抗磁性，但不具备超导性，“华中科技大学团队演示的抗磁性效果相对好一点，但这两个视频显示的都是弱抗磁性，如果具备完全抗磁性，材料会‘飞起来’。”
至于“电阻为零”的特性，需要验证电阻和温度变化的关系，上述华中科技大学团队目前并没有做出验证。
韩国团队此次的英文论文，并未在正文中给出电阻和温度变化的关系，但其附件和今年3月以韩文发表的论文显示，在127℃条件下，其零电阻率不是全为零，部分电阻比铜或银都大。“确切地说，他们更大概率是找到了一个低电阻的陶瓷复合材料，这本身也很有趣。但这和论文宣称的‘实现室温超导’相去甚远，就目前所知情况看，有些急于求成了，也不够严谨。”蔡传兵说。
他还特别提到，一个电阻很大的绝缘体，随着温度变化其电阻在短时间突然降低到一个非常小的数值，如果仪器分辨率不高或绘图参数范围选择不当，不一定能识别出来。也有少数人为处理数据不当造成巨大电阻反差，会让人误解成零电阻。
【从理论上看，实现室温超导是一件矛盾的事情】
有人说，此次室温超导的概念是股市的炒作。姑且不论真假，资本市场本就看长远的预期，室温超导为何如此受青睐？
不妨再来了解一下超导。1911年，荷兰科学家意外发现，将汞冷却到零下268.95℃时，其电阻突然消失，这就是俗称的“低温超导”。1986年，首次实现“高温超导”，即在零下196℃液氮环境下达到“零电阻”，这里的“高温”是相对零下268.95℃而言。
超导体能以零损耗来传导电流，高温超导相比低温超导是一个巨大进步，因为大大降低了成本。可想而知，如果实现室温超导，这将成为21世纪最具影响力的科学突破之一，有助于电力传输、磁悬浮技术应用、核聚变、量子计算以及应对能源问题。
高温超导被发现近40年来，室温超导一直没有突破，其难点究竟在哪里？
有科学家认为，室温超导材料已处于突破的前夜。对此，蔡传兵持谨慎态度，“从理论上看，实现室温超导是一件矛盾的事情”。
据介绍，和常规导体不一样，超导是个相变和突变过程，其电子的有序态会突然发生变化，一下就成双成对了。“这就像一个舞池，本来各跳各的，比较无序，后来彼此找到了舞伴，有序度提高，电阻就小了。”
温度越低，电子越有序，电阻就越小；温度越高，热激活能越大，电阻就越大，而室温对于电子来说已经算是高温了。
当然，极端的高压条件下（100万倍大气压），电子也会越有序，可以把电阻降下来，但这是从极端低温到极端高压条件，挑战同样很大。
那么，我们距离室温超导还有多远？“未来，借助人工智能设计，可能实现原子操控。或者，某个新材料的发现，也会启发新的科学方向。”蔡传兵说。
本文作者：黄海华
题图来源：IC photo
图片编辑：邵竞
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