舉全球之力探索幾十年的室溫超導材料,真的要來了嗎?
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如果超導真的有戲,世界恐怕要變天了。
在 8 月 1 日之前,可能很多人都還不相信韓國實驗室找出的 " LK-99 " 室溫超導材料是真的。
聞海虎教授在科技日報微博稱韓國超導是超導假象
就在昨天," 劇情 " 開始出現一些反轉,中美俄實驗室同日複現了該晶體,華中科技大學常海欣團隊還做出了抗磁樣品。
盡管 LK-99 超導性還未得到證實,但網友們已經齊呼 " 見證曆史 "。
市場炒作浪潮也聞聲趕來,A 股超導闆塊本周連續大幅上漲。
美國超導 8 月 1 日收漲 60%,盤前一度大漲超 140%。近 5 個交易日,該股累計上漲約 130%。
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資本市場如此瘋狂了,大量的資金湧入,簡直可以說已經開始賭人類的下一次技術革命了。
曆史奇點時刻
這一切源于 7 月 22 日韓國科研團隊發表的兩篇論文,他們聲稱發現了常壓室溫超導體 LK-99 晶體,在正常大氣環境下可在 127 攝氏度以下就可實現超導。
論文中的 LK-99 晶體
常壓下 127 攝氏度以下就行,那不就等于哪裏都可以具備超導特性,這一突破無疑将颠覆人類社會。
更多詳情,可以點擊查看老狐此前的發文《韓國這次發現的 " 超導體 ",是真突破還是狼來了》。
由于 LK-99 複現難度并不大。
很多網友開玩笑稱其像 " 煉丹爐 " 一樣簡單。所以呢,一些科學質疑其真實性。
樣品合成過程具體包括三個步驟:
第一步,将氧化鉛和硫酸鉛粉末在陶瓷坩埚中以各 50% 的比例均勻混合,混合粉末在 725 ℃的爐中加熱 24 小時發生化學反應。
第二步,将銅和鉛粉末按比例在坩埚中混合,合成磷化亞銅,讓混合後的粉末處于相應的真空封管狀态下,然後置于爐内 550 ℃加熱 48 小時。在此過程中,混合材料發生相變,形成磷化亞銅晶體。
第三步,将上述兩步所得物質磨成粉末,并在坩埚中混合,再将混合粉末真空封管,在 925 ℃的爐内加熱 5 至 20 小時。
來源:原作論文
全球十數個實驗室在論文發布後,就紛紛開始驗證、複現。
從 7 月 22 日論文發布至今,備受全球物理界關注的常溫常壓超導,複現實驗的一些結果已經出爐!
華科做出首個抗磁樣品
華中科技大學材料學院博士後武浩、博士生楊麗,在常海欣教授的指導下,成功首次驗證合成了可以磁懸浮的 LK-99 晶體。
該晶體懸浮的角度比韓國團隊的樣品磁懸浮角度更大,并且兩級均表現出了抗磁性,有望實現真正意義的無接觸超導磁懸浮。
8 月 1 日下午 3 點多,團隊用 B 站 " 關山口男子技師 " 賬号發布複現視頻,瞬間引爆 B 站,網友紛紛在其視頻下刷屏 " 見證曆史 "。
從視頻中可以看到,這根牙簽指的 " 小黑點 " 就是團隊得到的材料樣品。而屏幕顯示的,就是它在顯微鏡下的樣子。
接下來,把一個钕鐵硼磁體放到材料的下面,可以看到:
磁體靠近,它就升起,磁體遠離,它就會掉下去。
此外,實驗還展示了該晶體能夠懸浮的角有兩個。對比韓國團隊視頻中的輕微懸浮,華科大的懸浮角度确實超越了韓國。
該視頻發布後的兩個小時,華科團隊又發布了一個補充視頻,證明該晶體非鐵磁,可以排除是磁性材料,是真正的邁斯納效應了。
那這能證明是超導體嗎?
超導體一定具有抗磁性,但是有抗磁性的不一定都是超導體。
華科團隊也在評論區表示,由于複現材料過小,團隊僅複現了 LK-99 的抗磁性也就是邁斯納效應,還未測電阻,正在加急燒第三批爐子。
所以,我們還得再期待一波接下來的重頭大戲——零電阻效應驗證。
在推特上,國外網友也紛紛轉發華科團隊的視頻,并稱其爲世界第一個 " 複現 LK-99 " 的成果。
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全球超導競賽角逐
就在全世界沉迷做實驗的同時,美國科研隊爲最近韓國科研團隊 " 常溫常壓超導 " 研究提供了理論方面的支持。
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8 月 1 日,美國勞倫斯伯克利國家實驗室(LBNL)研究員 Sinéad Griffin 在 arXiv 上提交了一篇論文,其結果支持 LK-99 作爲室溫環境壓力超導體。
在該研究中, Sinéad Griffin 使用美國能源部的計算能力進行模拟,稱已經爲銅摻雜鉛磷灰石的超導性找到了理論基礎,費米能級的孤立平帶是超導晶體的标志。
該圖顯示了穿過費米表面上方和下方的 " 能帶 " 或電子路徑
Sinéad Griffi 通過計算機模拟發現存在電子傳導路徑處于适當的條件和位置,能夠實現 " 超導 ",證明了室溫超導的理論存在。
然而,這種材料的合成将非常困難,因爲隻有一小部分晶體的銅處于恰到好處的位置。
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LBNL 實驗室一直是國際物理研究中心之一,共有 12 名與伯克利實驗室相關的研究人員獲得了諾貝爾獎,可見這篇論文分量。
新研究的唯一作者 Sinéad Griffin,現任 LBNL 的納米結構材料理論研究員,她于 2014 年在蘇黎世聯邦理工學院獲得博士學位。
此外,短短幾天内,就有北航、中國科學院和印度表示成功制備了 LK-99 材料,并在 arXiv 上又發布了與 LK-99 相關的新論文,
北航在論文中表示,并沒有觀察到磁懸浮現象。
中國科學院團隊也沒有觀察到抗磁性,并表示 " 我們的工作爲今後研究 LK-99 獨特電子結構在超導中的作用奠定了基礎。"
印度團隊在 arXiv 上發表的論文表示," 目前,我們在 925 ∘ C 合成的 LK-99 樣品上獲得的結果還不能證明其在室溫下具有體超導性。"
而俄羅斯科學家 Iris Alexandra 則在社交媒體表示,已在廚房櫃台上重現了韓國論文中的邁斯納效應。
随着這項實驗的熱度逐步升高,有網友整理出了一份全球範圍内的 " 競賽名單 "。
此外,老狐還發現維基百科已經建了 " LK-99 " 的相關詞條,各國最新理論研究和實驗結果也可以查到了,感興趣的狐友們可以上 Wiki 查看一波。
在這場競賽中,除了科研團隊外,還有一批野生複現網友。
國外網友 Andrew McCalip 在推特上記錄了自己的複現實驗。苦于論文中的細節太少,複現中途遇到問題,還聽取網友建議直接聯系原作網站求助。
另外,還有一些看熱鬧的網友也積極貢獻自己的 " 金點子 ",希望能助複現實驗一臂之力。
然而,截至目前,LK-99 材料尚未被證實具有超導性。
韓國這次發現常溫超導體,真不真我們先不說, 最後老狐跟大家說一個小故事:
物理學家安德烈 · 海姆,讓自己的學生,花幾個月時間把一塊石墨磨到最薄後,接着他自己再用膠帶一層一層粘這塊石墨。
他就這麽一遍一遍,一天一天的粘膠布,直到膠帶上的石墨隻有一個原子的厚度,最終他發現了石墨烯,這堪稱史上最簡單粗暴的物理學實驗。
他也因此獲得了 2010 年諾貝爾物理學獎。
雖然 LK- 99 的合成看起來像 " 煉丹爐 " 一樣簡單,但萬一呢?
就算 LK- 99 不是超導體,也能随着人們對于 LK-99 的認識逐步清晰,或許可以更快找到驗證室溫超導物質的方法。
或許在全世界研究成果彙總努力下,可以合力驗證人類究竟這次能不能摘下室溫超導聖杯,進入全新的紀元。