两度复现，室温超导体突破

自韩国团队在arXiv公布论文[1]，宣称发现常压室温超导体LK-99后，全世界都陷入室温超导的复现狂潮。

截止目前为止，已经有两个团队为韩国科研团队常温常压超导研究提供了理论方面的支持。

一个是美国劳伦斯伯克利国家实验室，而另一个是中国华中科技大学。

这意味着，人类可能即将迎来材料和能源的新纪元。

01. 室温超导的潜在应用与影响

室温超导这一突破的影响力不亚于晶体管的发明和量子计算的出现。

室温超导体被誉为科学的圣杯，与经济上可行的碳捕获、核火箭发动机或能源网正聚变反应一样，人们对其寄予厚望。

在此之前，多个研究团队声称（然后撤回）论文和其成就的公告。

原因很简单：就其对人类当前和未来技术的贡献而言，很少有东西能与实际发现的超导体的潜力相媲美。

想象一下，如果您的 16 核主流 CPU（可能需要强大的降温解决方案以避免自身烧毁）在没有功率损耗的情况下运行， 没有电流泄漏，没有以热量形式浪费的电力，超导体意味着几乎完美高效的计算。

将其扩展到世界上的超级计算机，您就会开始了解当数万亿个基于超导材料的晶体管在 GPU 和 CPU 块上协同工作以加速人工智能 (AI) 工作负载等时对性能的影响。

或者将其扩展到消费电子、量子计算（其中超导体对于约瑟夫森结很重要）和一般磁体（磁悬浮列车、托卡马克聚变反应堆、磁共振成像 (MRI)、电动机和发电机...）领域，超导材料很可能会改善其中很多方面。人类可能即将迎来材料和能源的新纪元。

例如，超导体的零电阻特性将改变我们的电网，消除材料电阻造成的浪费，大大降低全球用电量，加速实现净零排放的目标。

此外，超导体可以实现长距离电力传输，开发新一代磁悬浮车辆，带来高效、续航里程长、充电速度快、续航时间长的电动汽车。

在科技领域，超导体能帮助建造新一代粒子加速器，开发新一代量子计算机，取得人工智能等领域的重大进展。

在医学领域，超导体可以带来更小、更便宜、更高效的核磁共振机器。

02. 二度复现，LK-99

LK-99 的作用可能比怀疑论者预期的要多，因为两个研究小组已经证实了超导性的说法——尽管还处于初步测试阶段。

7月31日，美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究员以预印本的形式向 Arxiv 提交了一篇论文[2]，为室温超导体LK-99 提供了理论方面的支持。

美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究员 Sinéad Griffin 仔细研究了原始论文，利用能源部的超级计算能力来模拟 LK-99 材料。这种复杂而简单的混合物是由矿物拉纳沸石 (Pb2SO5) 和磷化铜 (Cu₃P) 组合而成，然后在 4 天的多步骤小批量固态合成过程中烘烤。

图｜ (a) 铅-磷酸磷灰石结构显示九个配位的 Pb(1) 位点。 (b) Cu 取代结构显示六配位的 Cu 和 Pb(1) 位点，具有扭曲的三棱柱配位，具有两种不同的键长，在上三角形和下三角形之间有 ∼ 24° 的刚性扭曲。右侧给出了 Cu - d 9 的最终晶体场图的卡通图。

因为物理学规定系统往往在尽可能低的能量状态下保持稳定，这意味着每次“摇动和烘烤”制造尝试所产生的超导材料的数量将导致材料的数量相对较少。因此，希望进一步改进制造工艺将产生更多数量的材料，然后可以收获这些材料并用于建造超导体本身。

仅相隔一天的时间（8月1日），华中科技大学材料学院博士后武浩、博士生杨丽，在常海欣教授的指导下，成功首次验证合成了可以磁悬浮的LK-99晶体[3]。并在twitter[4]以及bilibili上发布了一段视频作为证据，这也许是最明确的验证迹象 。

LK-99验证（来源：bilibili）

上面的视频展示了迈斯纳效应（Meissner effect），这是材料超导能力的明确证明。

迈斯纳效应是指由于超导过程而产生的磁场排斥。这就是视频展示悬浮材料的原因，它们与 LK-99 的迈斯纳感应磁场相互作用。

03. Science：迄今为止最可信

超导材料 LK-99，这是所有材料科学和凝聚态物理学中最受追捧的目标之一，迄今为止仅在科幻故事中出现过。这种材料的潜在应用几乎是不言而喻的，它可以改善几乎任何使用电磁的东西。

围绕这一发现的整个故事就像一场科学过山车，流氓科学家、2更论文，加上论文中模糊的定义和过程描述，使复制工作变得更加困难，这样一个具有里程碑意义的发现充满了戏剧性。

顶级学术期刊Science发表评述表示：“非同寻常的说法需要非同寻常的证明，而这样的事情通常会因为难以复现而失败。不过，LK-99 的实验制备过程一点也不复杂，也没有使用任何特别奇特的材料或设备，因此预计许多实验室会立即尝试复制它。“

”当然，问题总是复杂的：即使是原作者也说过，他们的样品是多晶和异质的，而且也不指望报告中的制备方法是最优化的。(作者是否有更好的制备方法尚未发表，这还是个未知数！）。这意味着复现过程可能不会一帆风顺，但也意味着会有很多人去尝试，从而增加了成功的几率，即使存在我们尚未意识到的变数。我认为，即使是我们了解的变量（起始材料的纯度、氧气的存在、颗粒大小、加热和冷却速度、容器的大小/形状）也足以产生很大的变数。”

Science对华中科技大学的研究给予了评论表示：“截至今天（8月1日）上午，有（尚未得到真正证实）来自中国华中科技大学的复现报告。至少，已经发布的一段视频显示了 LK-99 的样本可能由于迈斯纳效应而悬浮在磁铁上，并且相对于磁铁本身具有不同的方向。“

”这很重要，因为顺磁性材料可以在足够强的磁场中悬浮，但它们可以像指南针一样回到特定的方向。超导体是“完美的抗磁体”，排除所有磁场，这是一个很大的区别。“

"迈斯纳效应"这一概念，许多人都耳熟能详。它描述的是一种特殊现象：当某种材料在适当的温度下进入超导状态，会驱逐任何穿透其内部的磁场，然而，尽管听到了这样的描述，仍然需要依赖视频证据来确认这一现象，并且还存在其他可能的解释，这些解释并不涉及室温超导性。如果这是一个真正的复现品，我会感到非常欣喜，但我不会仅仅因为这个原因就停下手头的工作，花一整天的时间来庆祝。“

对于最终的结论，我们仍然持谨慎乐观的态度，等待更多的复现数据，并且不仅仅是社交媒体视频来支持它们。

这是迄今为止世界上最可信的室温和常压超导“镜头”，未来几天，甚至是未来几周都将会非常有趣。

一如既往，我们仍在等待明确的宣布：人类，终于制造出了室温、常压超导体！

引用：

[1]https://arxiv.org/abs/2307.12037

[2]https://arxiv.org/abs/2307.16892

[3]https://www.nextbigfuture.com/2023/07/tracking-lk-99-superconductor-replication-efforts.html

[4]https://twitter.com/8teAPi/status/1685960703658860544?ref_src=twsrc%5Etfw%7Ctwcamp%5Etweetembed%7Ctwterm%5E1685960703658860544%7Ctwgr%5Ee353fa1ef55dcd355ef96b8759f78faac1ae5977%7Ctwcon%5Es1_&ref_url=https%3A%2F%2Fwww.tomshardware.com%2Fnews%2Fsuperconductor-breakthrough-replicated-twice

[5]https://www.science.org/content/blog-post/room-temperature-superconductor-new-developments

[6]https://www.tomshardware.com/news/superconductor-breakthrough-replicated-twice

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