科创未来丨LK-99迷雾渐开:室温超导,未完待续
四川在线记者 吴忧
“LK-99不是超导体。”8月16日,《自然》杂志官方网站发表了一篇新闻稿件,标题是如此的直接。
随着复现研究报告陆续出现,围绕LK-99的重重迷雾渐渐散开。在满怀期待地等候近一个月以后,人们或许不得不接受这样的现实:寻找室温超导体的科学探索,未完待续。
(资料图片)
期待值拉满
LK-99是“悄悄”发布的。
7月25日,电子科技大学物理学院教授、凝聚态物理研究所所长乔梁收到学生转发的一篇论文,名为《第一种室温常压超导体》。“乔老师,标题有点吓人。”这位专门负责“刷新”的学生留言说。此时,距离文章上传至预印本网站arXiv,已过去3天。
在这篇论文的开头,来自韩国的研究团队宣称,他们成功合成了能在常压下工作的室温超导体LK-99,并特别强调“这是世界上的第一次”。
这样的研究成果,无异于“平地惊雷”。“如若室温常压超导真正地被发现,意义不亚于一场新的材料革命,人类的历史都将因此改写。”四川大学电气工程学院副教授朱英伟直言。
在临界温度以下,超导材料具有零电阻和完全排斥磁场的特性,几乎在所有电气领域都有应用前景。已经问世的超导磁悬浮列车、核磁共振,正在尝试的磁约束可控核聚变,以及设想中的超导量子计算机等,都要用到超导材料。
“目前的超导线材造价昂贵,且需要工作在液氮甚至液氦的低温环境,应用还不普及。”朱英伟说,如果真的有室温常压超导体,每一个人的生活都将因此改变。
研究团队给出了合成路径:一氧化铅和硫酸铅粉末混合,烧制黄铅矿;铜和磷粉末混合,烧制磷化亚铜;最后将黄铅矿与磷化亚铜研磨混合,烧制成铜掺杂的铅磷灰石,即LK-99。
一种原料便宜、制备简单的室温常压超导体——LK-99很快拉满了人们的期待值。
质疑声不断
看完论文,乔梁的感觉是“不太专业”。“开头就说世上首次如何如何,论文一般不会这么写。”乔梁说,其中的数据和结论也不够严谨。再看看论文的作者,第一和第二作者来自一家公司,没有教职,这让不少人质疑其背景。
南京大学物理学院教授闻海虎也表示,论文没有给出足够的证据,证明LK-99是超导材料。
尽管如此,国内外多个团队很快开始跟进复现研究。
初步研究出人意料。7月31日,美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员发表论文,称模拟计算结果在理论上支持LK-99具有超导性。8月1日,华中科技大学研究团队制备出LK-99样品,出现“半悬浮”现象。8月2日,东南大学研究团队宣布,对制备出的LK-99样品进行电阻测试,在大约零下163摄氏度的低温环境下测得“近似零电阻”。
此后几天,质疑的声音又大了起来。8月6日,北京大学量子材料科学中心的科研人员表示,制备的样品有软铁磁成分,可以解释“半悬浮”现象。8月8日,中国科学院物理研究所的复现研究显示,LK-99样品中存在硫化亚铜杂质,而硫化亚铜会发生电阻跳变,但不能达到零电阻,不具有超导性,正是这个“假象”可能让LK-99的研发人员产生了误判。8月9日,普林斯顿大学等机构联合发布的论文称,LK-99更有可能是磁体,而不是室温常压超导体。
在乔梁看来,国内外高质量的复现研究成果已经陆续涌现,真相已无限逼近,“很快就会‘破案’了”。
可能性仍在
8月16日,《自然》杂志官网发布文章《LK-99不是超导体》,让LK-99的置信度迎来新低。不过,北京科技大学研究团队近日又发表论文称,以类似“上帝视角”的材料统计规律来看,LK-99可能具有室温超导性。
“可能性仍在。”乔梁认为,不排除后续复现研究,或者针对韩国团队LK-99样品的交叉研究,能够给出证实的结论,但这样的可能性已经比较小了。
对于这样的结果,乔梁并不意外,也并未灰心。“科学研究就是不断试错,材料科学更是如此。”乔梁告诉记者,即便LK-99最终确认不是室温超导体,它也是“非常有意思”的材料,拥有许多奇怪的特性,比如特别复杂的磁性,而人们也会继续探索其他室温超导体。
对于LK-99,乔梁表示仍会尝试复现研究。“这个材料很有意思,这个过程也很有意义。”乔梁说,在对LK-99的深入研究中,人们一定可以获取新的知识,得到新的启发。
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