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室溫超導(dǎo),為何讓全球科學(xué)家瘋狂“燒爐煉丹”?
近日,有科學(xué)家團(tuán)隊(duì)表示,他們發(fā)現(xiàn)了全球首個(gè)室溫超導(dǎo)材料LK-99。一時(shí)間全球科學(xué)界沸騰。
室溫超導(dǎo)到底是什么,真的實(shí)現(xiàn)了嗎?將給我們帶來(lái)哪些影響?或許新的“工業(yè)革命”要就從此開(kāi)啟。
什么是室溫超導(dǎo),材料獲取堪比“煉丹”?
超導(dǎo),是指某些材料電阻突然消失,電流通過(guò)時(shí)完全沒(méi)有電阻的現(xiàn)象。目前發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)材料在極特殊的環(huán)境下才展現(xiàn)出超導(dǎo)特性,比如高壓、高溫或者低溫,僅維持該環(huán)境成本就非常高,所以這次LK-99的室溫常壓超導(dǎo)性才會(huì)如此引發(fā)熱議。
事情起源于7月22日,韓國(guó)量子能源研究中心公司相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)兩篇論文及視頻方式,宣布在常壓條件下,一種改性的鉛磷灰石晶體(LK-99)能夠在400K(127℃)以下表現(xiàn)為超導(dǎo)體。
一時(shí)間全球開(kāi)始復(fù)現(xiàn)上述試驗(yàn),因?yàn)樵摬牧系暮铣尚枰L(zhǎng)時(shí)間加熱等,這個(gè)過(guò)程被不少網(wǎng)友調(diào)侃為“燒爐煉丹”。以中國(guó)為例,根據(jù)公開(kāi)信息的不完全統(tǒng)計(jì),北京航空航天大學(xué)、曲阜師范大學(xué)、華中科技大學(xué)等團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)。
華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)在B站上上傳的視頻顯示,該“超導(dǎo)材料”比牙簽還細(xì)小,堪比針尖,實(shí)驗(yàn)結(jié)果要靠顯微鏡觀察,無(wú)論是磁鐵的N級(jí)還是S級(jí),該材料都對(duì)此呈現(xiàn)出斥性。該視頻一度成為B站排行榜最高第1名的視頻。
上述視頻介紹,華中科技大學(xué)材料學(xué)院博士后武浩、博士生楊麗,在常海欣教授的指導(dǎo)下,成功首次驗(yàn)證合成了可以磁懸浮的LK-99晶體,該晶體懸浮的角度比Sukbae Lee(韓國(guó)科學(xué)家)等人獲得的樣品磁懸浮角度更大,有望實(shí)現(xiàn)真正意義的無(wú)接觸超導(dǎo)磁懸浮。
但有意思的是,超導(dǎo)材料“煉制”的結(jié)果好像隨機(jī)性很大。
例如,北京航空航天大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)表示,成功制備了LK-99材料,沒(méi)有觀察到磁懸浮現(xiàn)象和零電阻現(xiàn)象。東南大學(xué)孫悅團(tuán)隊(duì)6片樣品中的1片樣品觀察到110K電阻降低,但沒(méi)有測(cè)量到完全抗磁性,實(shí)驗(yàn)者推測(cè)樣品中超導(dǎo)組分很低。
有沒(méi)有可能實(shí)現(xiàn),難點(diǎn)在哪?
常溫超導(dǎo)到底有沒(méi)有可能實(shí)現(xiàn),難在哪?為何引無(wú)數(shù)科學(xué)家“競(jìng)折腰”。
8月2日,韓國(guó)超導(dǎo)學(xué)會(huì)宣布成立“LK-99驗(yàn)證委員會(huì)”,檢驗(yàn)該成果的真實(shí)性。截至目前,學(xué)會(huì)根據(jù)兩篇論文中提供的數(shù)據(jù)和已發(fā)布的視頻,宣布LK-99不能被稱為室溫超導(dǎo)體。
北京大學(xué)物理學(xué)院教授肖池階接受中新網(wǎng)采訪時(shí)稱,室溫常壓超導(dǎo)是物理學(xué)領(lǐng)域的圣杯,人類夢(mèng)想之一,“在沒(méi)違背物理學(xué)基本原理、沒(méi)被確定證偽之前,需要大家?guī)е鴫?mèng)想去探索,一切皆有可能。”據(jù)介紹,肖池階的研究領(lǐng)域?yàn)榇偶s束熱核聚變。
北京龍訊曠騰科技有限公司高級(jí)研究員周諧宇對(duì)中新網(wǎng)表示,室溫超導(dǎo)在短期之內(nèi)仍然是一座難以翻越的大山。最近大火的韓國(guó)室溫超導(dǎo)材料LK-99目前并沒(méi)有同時(shí)測(cè)出超導(dǎo)體兩大特征,即零電阻和完全抗磁性的重復(fù)實(shí)驗(yàn)。
近日,“中科院物理所”公眾號(hào)發(fā)文稱,確實(shí)不好判斷,不過(guò)真假并不難驗(yàn)證,按韓國(guó)作者的說(shuō)法,最快三天就能制備出一批樣品。
如上所述,目前公開(kāi)的復(fù)刻的LK-99材料,有部分檢測(cè)到抗磁性,但沒(méi)有檢測(cè)到室溫常壓下電阻為0的現(xiàn)象。
有媒體援引中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員徐慶金的話稱,公眾對(duì)室溫超導(dǎo)高度關(guān)注,說(shuō)明了大家對(duì)于科學(xué)話題的熱情,這是令人高興的地方。但有些自媒體過(guò)于“標(biāo)題黨”,夸大其詞,嚴(yán)重誤導(dǎo)了大家,室溫超導(dǎo)是非常美好的,但實(shí)現(xiàn)也是艱難的。
一旦突破,將帶來(lái)哪些應(yīng)用?
雖然室溫超導(dǎo)實(shí)現(xiàn)之路艱難,可一旦實(shí)現(xiàn)將給我們帶來(lái)哪些影響呢?
肖池階表示,很難全部列出,但常壓室溫超導(dǎo)技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用以后,將大力促進(jìn)磁約束熱核聚變能源的工程可行性和經(jīng)濟(jì)可行性,而聚變能源利用將對(duì)人類文明產(chǎn)生重要影響,因此常壓室溫超導(dǎo)的重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不為過(guò)。
中國(guó)移動(dòng)首席科學(xué)家馮俊蘭近日表示,室溫超導(dǎo)如果實(shí)現(xiàn),量子計(jì)算將有質(zhì)的飛躍,進(jìn)一步推動(dòng)大模型的發(fā)展。
行業(yè)普遍認(rèn)為,若室溫超導(dǎo)實(shí)現(xiàn),將對(duì)磁懸浮列車、無(wú)損輸電、量子計(jì)算機(jī)、受控核聚變、醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域帶來(lái)質(zhì)的改變。
例如,受控核聚變需要極強(qiáng)的磁場(chǎng)將核聚變約束在一個(gè)小空間,而超導(dǎo)磁體能產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng),室溫超導(dǎo)體則進(jìn)一步降低了能耗。
另外,室溫超導(dǎo)完全的抗磁性,減少磁懸浮設(shè)備制冷的需求,使超導(dǎo)磁懸浮列車更容易實(shí)現(xiàn)。“磁懸浮列車普及后,以后通勤上班更效率了。”有網(wǎng)友稱。(記者 吳濤 張鈺惠 實(shí)習(xí)生 胡凝瑾)
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