“室温超导体”火遍全球科学奇迹还是收割游戏？

2023-08-04 08:39:13　来源：舜网-济南时报

责任编辑：李欢

韩国研究团队证明LK-99在磁铁上悬浮的情况。视频截图

近日“室温超导体”火遍全球，资本市场相关概念持续火热。事件始于上周，一个韩国科学家团队宣布，发现了全球首个室温超导材料——“改性铅磷灰石晶体结构(LK-99)”。这则消息在经过几天“病毒式传播”后，正引发巨大的、两极分化的公共争议。据媒体报道的最新消息显示，韩国研究团队的成员表示，论文存在缺陷，系团队中的一名成员擅自发布，目前团队已要求下架论文。

如果这一次的“室温超导”为真，我们的生活将被如何重塑?如果为假，它所引发的讨论，是不是也能将人类往室温超导的目标再推进一步?

[如果为真]《阿凡达》中的山将飞进现实

“超导”指的是超级导电，即电流可以在材料中零电阻通过。而“室温常压超导”，就是在不需要特殊条件的情况下，材料就能实现零电阻、抗磁性。

在当下的现实世界中，电力传输是会有损耗的，而且输电距离越远，电能损耗就越大，其中的关键就是电阻。

如果在室温、常压的条件下有一种材料能实现超导，而且其成本降低到可以被大量使用，那么人类就能实现超长距离、极低损耗的输电，各种产业的能源利用效率将会大大提升。

而这还只是我们对室温超导最基础的畅想。

在交通方面，本来因低温超导条件难以满足而无法被广泛使用的磁悬浮列车，有可能成为日常交通工具;设想得再大胆一点，磁悬浮汽车也不是不可能出现。

居住方面，电影《阿凡达》中的磁悬浮山将飞进现实，人们无需再聚集居住在地表，而可以极低的能耗飘浮居住在空中。

在信息技术方面，微型处理器的算力将迎来突破，数字技术毫无疑问会迎来爆发式发展，目前横亘在人工智能面前的能耗问题将消失。

可以说，室温超导一旦走进现实，科幻电影都会变成历史片。

不过，7月28日，韩国室温超导团队在接受韩联社采访时对外宣称，其论文存在缺陷，系团队中的一名成员擅自发布，目前团队已要求下架论文。学界人士猜测，这可能是由于“文章署名及排序”问题。

超导研究的历史虽然只有112年，但通过超导研究直接获得诺贝尔奖的科学家已有10位。

韩国团队的两篇论文，从一开始的3人署名变为6人署名，后又下架，背后的核心问题显然是：如果研究是正确的，能换成多少个诺贝尔奖?谁排第一，谁拿不到?

[可能为假]复现“磁悬浮”并不等同于超导

但让我们先冷静一会儿，听听反方的声音。

在专家看来，韩国团队提出的“常压状态下，温度127℃以下”这一条件，在确切的复现结论出现前很难具有说服力。

南京大学超导物理和材料研究中心主任、教授闻海虎表示：“我们仔细分析了他们的数据，从三个方面——电阻、磁化和所谓的磁悬浮，都不足以说明它是超导现象(材料)。我们判断(它所谓的超导)极有可能是个假象。”

“假如这些韩国人的室温常压超导结果是真的，那就意味着它超过了麦克米兰极限(指常压下的超导转变温度不能超过40K，即-233℃)，所以它一定不是BCS理论(解释超导现象的基础理论)能够解释的，一定需要某种现在还不清楚的理论。”中国科学技术大学副研究员、科技传播系副主任袁岚峰说，“然而他们居然三言两语就给出了一个解释，如此充满信心，这正说明他们其实是'不知道自己不知道’，处于一种无知者无畏的状态。”

韩国团队研究刚公布的头一周里，全球很多团队开始按照其指引“炼金”，但大部分团队的复现工作都没有成功——

北京航空航天大学材料科学与工程学院、中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心的科研人员对韩国团队的研究进行了验证。其中，北京航空航天大学团队发布的论文显示，合成材料没有检测出超导性。

不过，事情突然开始有了转变。

当地时间7月31日，俄罗斯科学家Iris Alexandra在社交媒体表示，他成功制备出了具备常温抗磁性的LK-99晶体。常温抗磁性正是超导体的特性之一，而且他发现LK-99晶体的抗磁性比目前常用的抗磁物质热解石墨强很多。

8月1日下午，B站用户“关山口男子技师”发布一个视频，在显微镜下展示了一块针尖大小的LK-99样品，其出现了“磁悬浮”现象。这个样品来自华中科技大学团队，许多人到视频下“见证历史”。

不过，袁岚峰此前就曾在文章中指出，“磁悬浮”现象并不等同于超导。曲阜师范大学副教授邢相灼也发布了“磁悬浮”视频，提出“抗磁”不等于超导，希望大家理性对待。

这种“磁悬浮”，也就是材料排斥磁场的现象，可能在超导体从一般状态相变为超导态的过程中出现，被称为迈斯纳效应。

零电阻和迈斯纳效应，是超导体进入超导态的两个相互独立而又互相联系的标志，可以说缺一不可。目前，华科大团队的结果显现出迈斯纳效应，而孙悦团队则测出了零电阻。但这两种标志只是单独出现，并不能说明材料进入了超导态。

这也正是孙悦团队结果让大家兴奋的原因——两种特性在同一种材料中出现了。如果进一步实验中，能让两种特性在同一份材料中出现，或许就能宣布室温超导的到来。

实验科学家忙于“炼金”之余，理论科学家们也没闲着。

美国劳伦斯伯克利国家实验室等多地理论计算团队从韩国研究团队公布的分子式出发，计算其电子能带结构，发现可能存在平坦能带，意味着材料电子关联效应比较强，和铜氧化物高温超导体类似。该实验室是该领域的权威研究机构，他们从理论角度为韩国团队的研究提供了支撑。

但不论是理论还是实验，目前支持“室温超导”的直接证据还未出现，质疑声依旧没有停息。

[争论有益]让“子弹”再飞一会儿

多年以来，围绕室温超导发生的“大新闻”和争论绝不算少。

2016年，Ivan Zahariev Kostadinov就声称找到了“临界温度为373K的超导体”，但没有公布材料的化学式或合成方法。同年，一队科研人员声称在巴西某个石墨矿里找到了“室温超导体”，并且做了相关研究并正式发表了论文。但在学界看来，这些“室温超导”材料要么因为没有公布合成方法而无法复现验证，要么“实验数据极不可靠”。

2018年，两位印度科学家宣称，一种金银纳米粒子构成的混合物在13℃下显现出超导特性。但这项研究在当事人2019年5月发布修正后就不了了之。

今年3月，美国罗切斯特大学的迪亚斯团队宣称发现了室温超导，但不久后就被多个实验团队发表声明质疑，该文章也在质疑声中被撤稿。

提出质疑的团队中，闻海虎团队出手极快——原论文发表才2个月，闻海虎团队推翻原论文的研究就在《自然》杂志上发表。

闻海虎说：“否定一项研究比证明一项研究更难，因为需要从多角度证明你所研究的样品与被质疑的对象样品是几乎一致的。另外要使用精细的测量、大量的数据和分析来进行论证。”

最终，他的团队成功了。

《自然》杂志本来打算将这篇论文作为“冲突的争辩”来发表。然而，闻海虎团队在回复审稿意见的过程中补充了很多高质量的数据，文章内容也因此变得丰富多彩，编辑最终决定将文章以研究论文的形式发表。