交匯點(diǎn)訊 近日，隨著韓國(guó)一研究團(tuán)隊(duì)在arXiv公布論文宣稱(chēng)發(fā)現(xiàn)常壓室溫超導(dǎo)體LK-99后，掀起了全球室溫超導(dǎo)復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的熱潮。在B站等社交媒體平臺(tái)，記者發(fā)現(xiàn)不少室溫超導(dǎo)復(fù)現(xiàn)直播吸引了大批人觀看，不少網(wǎng)友戲稱(chēng)該實(shí)驗(yàn)為“煉丹”。
到底什么是超導(dǎo)？東南大學(xué)物理學(xué)院教授孫悅解釋?zhuān)瑢?dǎo)有兩個(gè)最基本的特質(zhì)，一是零電阻，另一個(gè)是邁斯納效應(yīng)，也稱(chēng)完全抗磁性。其中零電阻是指當(dāng)樣品進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)之后，它的電阻或者電阻率會(huì)突然降到零，而邁斯納效應(yīng)（完全抗磁性）則是指超導(dǎo)體的磁化率是-1，考慮到有的超導(dǎo)體并不是100%超導(dǎo)，所以磁化率可能達(dá)不到-1，但一般都是負(fù)值。如果超導(dǎo)實(shí)現(xiàn)，科幻電影場(chǎng)景將走入現(xiàn)實(shí)，在超導(dǎo)體的正下方放置一個(gè)磁體，超導(dǎo)體由于內(nèi)部不允許磁場(chǎng)存在從而產(chǎn)生相反磁場(chǎng)，與磁體互相排斥。如果排斥力和超導(dǎo)體的重力相平衡，就能讓超導(dǎo)體懸浮在半空中。
常溫超導(dǎo)體被視為現(xiàn)代物理學(xué)的“圣杯”，甚至被認(rèn)為如果成為現(xiàn)實(shí)則可能會(huì)引發(fā)世界新一輪工業(yè)革命。那么，假設(shè)室溫超導(dǎo)真的實(shí)現(xiàn)，會(huì)給社會(huì)帶來(lái)什么樣的變革？業(yè)內(nèi)專(zhuān)家認(rèn)為，這將在電力傳輸、交通運(yùn)輸、醫(yī)療、計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)生翻天覆地的變化。具體來(lái)看，超導(dǎo)材料可以在無(wú)電阻狀態(tài)下傳輸電流，這意味著電力將實(shí)現(xiàn)無(wú)損耗傳輸。同時(shí)，超導(dǎo)材料產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)可用于磁懸浮列車(chē)等高速交通工具，磁懸浮列車(chē)將大大提升速度。另外，室溫超導(dǎo)還可以賦能醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，例如核磁共振成像，提升診斷效率。
(相關(guān)資料圖)
室溫超導(dǎo)目前是已經(jīng)“煉丹”成功，還是“煙霧彈”？7月22日，由韓國(guó)量子能源研究中心、高麗大學(xué)等團(tuán)隊(duì)的研究人員宣布成功合成的室溫常壓超導(dǎo)體，是在常壓條件下，一種改性的鉛磷灰石被團(tuán)隊(duì)命名為L(zhǎng)K-99，其能夠在127℃以下表現(xiàn)為超導(dǎo)體。
7月31日，孫悅在B站上公布了進(jìn)行室溫超導(dǎo)復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。他介紹，自7月25日看到相關(guān)研究文章，決定嘗試購(gòu)買(mǎi)原料；次日原料到貨，并確定了實(shí)驗(yàn)方案；27日，開(kāi)始合成前驅(qū)物L(fēng)anarkite和Cu3P，隨后開(kāi)始原料研磨；隨后，團(tuán)隊(duì)按照論文所述，將原料放入石英管里抽真空。不過(guò)他們發(fā)現(xiàn)此前的論文中存在矛盾點(diǎn)，即文字部分所述的是“有空氣”，但在圖表中又是“高真空”。因此，團(tuán)隊(duì)在這個(gè)步驟中，將一份原料置于真空密封狀態(tài)，另一份則是置于空氣中。
接下來(lái)，就到了最受關(guān)注的“煉丹”環(huán)節(jié)。只見(jiàn)他把上述的兩份原料都放進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室的高溫爐當(dāng)中進(jìn)行燒結(jié)。29日，得到Lanarkite結(jié)構(gòu)分析成相，接下來(lái)便是繼續(xù)合成目標(biāo)材料。不過(guò)此時(shí)，團(tuán)隊(duì)又發(fā)現(xiàn)韓國(guó)研究里將兩個(gè)原料反應(yīng)生成的最終產(chǎn)物銅和磷的比例是1:6，不過(guò)前驅(qū)物的組成是Cu3P，就出現(xiàn)了方程式很難配平的問(wèn)題。對(duì)此，孫悅團(tuán)隊(duì)便嘗試了兩種不同的配比。加之前驅(qū)物的燒結(jié)也是在真空和有氧兩種環(huán)境下，以及論文中合成條件是925℃、5~20個(gè)小時(shí)，于是團(tuán)隊(duì)決定采取10小時(shí)和20小時(shí)兩種不同的條件。
“疊加上述種種不同的變量，團(tuán)隊(duì)共計(jì)進(jìn)行了8次實(shí)驗(yàn)?！弊罱K，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了超導(dǎo)磁懸浮實(shí)驗(yàn)，把合成的樣品放在磁鐵上，可以看到樣品穩(wěn)穩(wěn)躺在磁鐵上，并未出現(xiàn)磁懸浮現(xiàn)象。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)又對(duì)樣品進(jìn)行了磁化測(cè)量，結(jié)果顯示，依舊是沒(méi)有任何超導(dǎo)跡象。
因此，孫悅認(rèn)為，材料是否有室溫超導(dǎo)的可能性，依然有待驗(yàn)證。
一個(gè)“小黑點(diǎn)”在顯微鏡下，隨著釹鐵硼磁體的移動(dòng)，不斷立起，且無(wú)論S極還是N極都有效，代表排斥與磁極無(wú)關(guān)，顯現(xiàn)出抗磁性。8月1日，華中科技大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士后吳浩和博士生李陽(yáng)在常海欣教授的指導(dǎo)下，宣布已經(jīng)成功首次驗(yàn)證合成了可以磁懸浮的LK-99晶體，該晶體懸浮角度比此前韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)或者的樣品磁懸浮角度更大，有望實(shí)現(xiàn)真正無(wú)異議的無(wú)接觸超導(dǎo)磁懸浮。該團(tuán)隊(duì)目前僅復(fù)現(xiàn)了抗磁性，是否為零電阻還需要進(jìn)一步測(cè)試。只有同時(shí)滿(mǎn)足抗磁性和零電阻，才能被稱(chēng)為超導(dǎo)體。
目前，室溫超導(dǎo)正在全世界的期待與質(zhì)疑聲中走向“大亂斗”的白熱化階段。美國(guó)、印度、韓國(guó)等國(guó)專(zhuān)家學(xué)者紛紛發(fā)布相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而在國(guó)內(nèi)，中科院沈陽(yáng)所、北京航空航天大學(xué)、華中科技大學(xué)、曲阜師范大學(xué)等高校研究人員也紛紛公布相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果或論文成果。南京大學(xué)教授聞?；⒐_(kāi)表示，判斷一個(gè)材料是不是超導(dǎo)材料，要看它能不能進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)。電阻要測(cè)的很好，要真正到0，然后磁化要真正測(cè)到邁斯納態(tài)，而不是說(shuō)看到一個(gè)負(fù)的抗磁信號(hào)，就說(shuō)是邁斯納態(tài)，因?yàn)橛锌赡苁菧y(cè)錯(cuò)了，有可能是這個(gè)材料本身就抗磁。
但不管怎樣，這場(chǎng)關(guān)于室溫超導(dǎo)的技術(shù)浪潮還將在不斷實(shí)驗(yàn)與討論中持續(xù)下去，正如一位網(wǎng)友對(duì)于華科團(tuán)隊(duì)的評(píng)論所言：“視頻中的超導(dǎo)材料就好像一片脆弱的蝴蝶翅膀，而它煽動(dòng)的颶風(fēng)將覆蓋整個(gè)人類(lèi)社會(huì)?！?/p>
新華日?qǐng)?bào)·交匯點(diǎn)記者 程曉琳
