“室溫超導”又刷屏了！它是什么？將怎樣顛覆世界？一文讀懂

上月底，韓國科研團隊宣稱發現了一種名為 LK-99（一種黃鉛礦和磷化亞銅的化合物） 的常溫常壓超導體，此消息一出，吸引了全球范圍內吃瓜群眾的關注。

畢竟，室溫超導被認為可以引領下一輪工業革命，能夠徹底顛覆人們的日常生活。

昨天，美國勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）在 arXiv 上提交了一篇論文，稱其實驗結果支持 LK-99 作為室溫環境壓力超導體。

(資料圖片僅供參考)

同樣在昨天，中科大團隊也在網絡上更新了 LK-99 材料的燒制結果，其中很小的一塊展現出了抗磁性；華中科技大學的博士們則宣稱“首次驗證合成了可以磁懸浮的 LK-99 晶體”，雖然不是真正的懸浮，但它的角度比韓國科研團隊視頻中樣品的磁懸浮角度更大。

另外，東南大學的孫悅教授也在 B 站上公布了室溫超導實驗的全過程，但稱并未觀察到任何可能表明超導的信號，且生產的樣品和磁鐵未產生懸浮現象。

同樣，北航團隊也宣稱未發現 LK-99 的超導性，特別是他們將韓國團隊的 X 射線衍射圖譜與自己的結果進行了對比，確認其制備出了相同的東西。

一時間，LK-99 驗證掀起了“復現潮”。

國內外的學者們對此議論紛紛，各大社交媒體的評論區更是熱鬧非凡。然而，在吃瓜的同時，你是否真正了解什么是超導？什么是室溫超導？它將如何改變世界？

要想了解室溫超導的意義，需要先明白什么是超導？

據維基百科解釋，超導（Superconductivity）是指材料在低于某一溫度時，電阻變為零的現象，而這一溫度稱為超導轉變溫度（Tc）。

當電子流經典型的導電材料時，它們會遇到原子形式的障礙，從而產生阻力，導致散熱和能量損失。然而，超導現象卻令人著迷。在接近絕對零度的極低溫度下，電子可以配對并毫不費力地在材料中移動，無視阻力，毫無損耗地導電。這種無阻力的特性可實現近乎完美的能量傳輸。

超導的特征是零電阻和完全抗磁性，后者也被稱為邁斯納效應。然而，目前成功復現 LK-99 的案例也只是檢驗了完全抗磁性，零電阻方面，還有待驗證。

傳統上，超導體需要在超低溫條件下才能顯示其非凡的特性，因此其實際應用僅限于特殊行業。20 世紀 80 年代末，“高溫”超導體的發現給人們帶來了新的希望，因為它們可以在使用相對廉價的液氮就能達到的溫度下工作。盡管如此，這些高溫超導體在實際應用中仍然脆而難加工，阻礙了其廣泛應用。

因此，越來越多的科研團隊開始研究室溫超導體的可能性，近年來也發布了不少相關研究，但最終以被偽證、被撤稿告終。

室溫超導體又稱常溫超導體（Room-temperature superconductor），是指可以在高于零攝氏度的溫度下產生超導現象的材料。相較于其他的超導體，室溫超導體的條件是日常較容易達到的工作條件。

一旦室溫超導得以實現，將徹底改變電力和電子工業，使電力傳輸不受任何阻力影響，從而帶來前所未有的效率和技術進步。

截至 2020 年，最高溫的超導體是超高壓的含碳硫化氫系統，其壓力為 267 GPa ，其臨界溫度為 +15 攝氏度 。

隨著室溫超導技術的不斷發展和探索，人們對其是否能引發第四次工業革命充滿了期待。此次發現的新型室溫超導體 LK-99，一旦被復現，或將夢想帶入現實。

那么，問題來了。如果室溫超導實現，我們的世界會變成什么樣子？以下是一些可參考的示例：

1.更高效的電池

室溫超導體在電池中的應用可以顯著提高智能手機、筆記本電腦和電動汽車等各種設備的能量存儲容量，縮短充電時間。這將帶來更持久、更可靠的電源，從而增強日常使用體驗。

2.量子計算機

室溫超導體可能帶來量子計算的重大突破。超導材料對于創建和維持處理復雜計算所需的微妙量子態至關重要。倘若 LK-99 被證實為一種可行的室溫超導體，將有可能為更易獲得且實用的量子計算機鋪平道路，從而為各個行業帶來更快、更強大的數據處理能力。

3.可再生能源的儲存

可再生能源，如太陽能和風能，通常呈間歇性發電。然而，借助室溫超導體的潛力，它可以有效地儲存高峰期的剩余能量。這些儲存的能量可以在發電量低谷時釋放，確保可再生能源持續穩定供應，使依賴清潔能源來滿足日常電力需求變得更加可行。

4.陸海空交通工具的功率和續航里程飛躍

室溫超導體在電動機和推進系統中的應用可能會給交通運輸帶來重大進步。電動汽車、飛機、船舶和火車可以受益于能源效率和性能的提升。借助 LK-99 ，電動汽車可以擁有更長的續航里程和更快的充電能力，使其更適合日常通勤并減少碳排放。

5.超高速磁力列車

通過減少推進過程中的能量損失，室溫超導體可以使磁懸浮列車實現更高的速度，并改善城市地區乘客的日常通勤體驗。

6.提高能源分配效率

在電力傳輸系統中應用室溫超導體，可以顯著減少長距離配電過程中的能量損失。這種效率的提高將降低電力成本，實現更加可靠的電網。

需要注意的是，上述應用領域僅為推測，尚未得到科學界的認可。截至目前，類似于 LK-99 的室溫超導體的概念和實現尚未得到證實，其真正的潛力和實用性仍籠罩在迷霧之中。

然而，興奮之余，也有人質疑。超導領域過去曾多次聲稱室溫超導體未能經受嚴格審查。因此，科學界仍保持謹慎態度，并敦促進一步驗證韓國團隊的研究結果。同行評審的研究和結果的獨立復制對于確定其發現的有效性至關重要。

值得關注的是，就在今天，韓國 SBS 新聞報道稱韓國科研團隊室溫超導論文一作已要求撤稿，聲稱論文存在缺陷，完善后已轉投正規期刊，向學界提供樣品，以供檢驗。

曾幾何時，人工智能（AI）只存在于科幻小說中，如今卻已經成為我們日常生活中不可或缺的一部分。

如今，室溫常壓超導體的前景激發了科學家和公眾的想象力，一旦得已成功，它將突破無數人類曾想象力邊界，引領我們進入一個技術進步的新時代。

1908 年，荷蘭物理學家 Kamerlingh Onnes 成功將氦氣液化。1911 年，Onnes 在用液氦將汞的溫度降到 4.15K 時，發現汞的電阻降為零。他把這種現象稱為“超導性”。他也因此獲得了諾貝爾物理學獎。

自此，汞成為了科學家發現的第一個超導體，其超導 Tc 為 4.2K。所謂的超導 Tc 即超導轉變溫度，也就是超導體由正常態進入超導態的溫度。

1957 年，John Bardeen，Leon Neil Cooper 和 John Robert Schrieffer 3 位美國科學家提出了以他們姓氏首字母命名的 BCS 理論，該理論解釋了超導現象的微觀機理。

基于這一理論，科學家 McMillan 提出，超導轉變溫度可能存在上限，一般認為不會超過 40 K。這就是歷史上著名的麥克米蘭極限。

1986 年，德國科學家 Johannes Bednorz 和瑞士科學家 Karl Müller 發現陶瓷性金屬氧化物可以作為超導體，開啟了銅基高溫超導體的時代，從而獲得了 1987 年諾貝爾物理學獎。

1987 年，美國華裔科學家朱經武與臺灣物理學家吳茂昆以及大陸科學家趙忠賢相繼在釔-鋇-銅-氧系材料上把臨界超導溫度提高到 90K 以上，液氮的“溫度壁壘”（ 77K ）也被突破了。

2008 年，東京工業大學的細野秀雄與其合作者發現了新的一類鐵基超導體。隨后，鐵基超導體的超導臨界溫度很快被提高到 55K 。

2012 年，清華大學的薛其坤及其合作者發現生長在 SrTiO3 襯底上的單原子層 FeSe 具有高于77K 的超導臨界溫度，這也是目前鐵基超導體的最高超導臨界溫度記錄。

2015 年，物理學者發現，硫化氫在極度高壓的環境下（至少 150GPa ，也就是約 150 萬標準大氣壓），約于溫度 203K（-70 °C）時會發生超導相變，是目前已知最高溫度的超導體。

2018 年，中國物理學生曹原以第一作者發表兩篇論文于《自然》期刊，發現了兩層石墨烯以 1.1 度的偏轉夾角疊起來時實現了 1.7K 溫度下的超導。

如今，超導的故事還在繼續......

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