室温超導體和LK-99：需要了解的內容 - 彭博社

Asad Zulfiqar

一名技術員正在調試一種實驗性超導體。

攝影師：張亞子/蓋蒂圖片社

超導性正在受到關注。開發無電阻輸電技術的概念令人心動，因為這有可能徹底改變能源行業，減少浪費，降低賬單，並有助於遏制全球變暖。但是迄今為止，超導性只在極端温度（如-269攝氏度（-452華氏度））或壓力下實現，限制了其在醫院MRI掃描儀等少數昂貴應用中的使用。這就是為什麼今年關於發現第一種室温超導體技術的突破性聲明引起了世界的關注，並引發了韓國和中國某些股票的飆升。一些科學家對LK-99超導體表示了嚴重懷疑，但由於其有可能改變我們所知的生活，這一概念已經成為備受尊敬的研究人員、Twitch主播和TikTok名人等所有人的痴迷。

1. 什麼是超導體？

電的善變性曾經迷住了本傑明·富蘭克林和尼古拉·特斯拉等人。在正常情況下，電很難從一處發送到另一處，因為電子會相互碰撞，產生熱量並降低功率。超導體是一種在某些條件下幾乎零電阻地傳導電流的材料。目前已知它們只在極端冷卻或極端壓力下表現出這種特性。1911年，汞成為第一種發現具有這種特性的材料。此後，人們發現金屬合金、陶瓷和其他材料在超冷時可以幾乎零電阻地傳導電流。

2. 什麼是室温超導體，為什麼它很重要？

室温、常壓超導體可以在不受阻力的情況下傳導電流，而且無需冷卻到接近絕對零度或施加巨大壓力。創造和擴大這種材料可能會徹底改變電力輸送方式，並減少温室氣體排放：例如，可再生太陽能或風能可以被送往遙遠地區而不會有顯著損失。它們可能極大地提升使用電磁的任何設備的可行性，並加速商業可行聚變反應堆的發展。《科學》雜誌稱之為“所有材料科學和凝聚態物理中最令人追求的目標之一”。

3. 目前超導體被用於什麼？

它們被用來製造強大且更高效的電磁體，可用於製造一些磁共振成像（MRI）機器中的線圈，使醫生能夠檢查軟組織。日本使用超導磁體通過磁懸浮將列車懸浮在軌道上，消除摩擦。這些超導磁體還是歐洲核子研究中心（CERN）的大型強子對撞機以及核聚變研究的關鍵。微軟公司和谷歌旗下的量子計算機也依賴於超導體。

4. 什麼使超導性如此困難？

對超導體的許多研究集中在當它們被徹底冷卻時材料內部發生了什麼的理論上。最近，科學家們利用計算建模來確定可能的原子排列和材料的化學性質，這些可能創造出在不同條件下工作的超導體。但仍然存在着大量可能的組合需要測試。

5. 有什麼新的聲明？

首爾的量子能源研究中心和韓國科學技術研究院的材料科學家發表的兩篇論文聲稱他們首次合成了一種室温超導材料“LK-99”。這種化合物由鉛、磷和氧組成。研究人員聲稱已經通過展示材料在電流通過或暴露於磁場時的反應來證明LK-99的超導性，而無需冷卻材料或將其置於壓力之下。這些論文是在預印本中分享的 — 意味着這項工作尚未經過專家同行評審。然而，這些論文激勵了全球的研究人員和實驗室嘗試複製這些結果。至少有一個人在Twitch上直播他的努力。

6. 其他科學家怎麼説？

研究的消息引起了興奮和懷疑的混合情緒。 一段 附帶視頻 看起來顯示了一塊材料部分懸浮在磁鐵上；其他科學家表示，如果它展示超導性，它將完全懸浮。 馬里蘭大學凝聚態理論中心 直截了當地表示：“LK-99 不是超導體。” 印度和中國的兩個獨立研究團隊聲稱已經重新制造了LK-99，並確認結構與原始論文一致，但沒有發現超導性的證據。 中國另一個實驗室報告了LK-99的一塊懸浮樣本，但這並不一定證明超導性。 勞倫斯伯克利國家實驗室的 Sinead Griffin 對LK-99的性質進行的研究發現，超導性是一個解釋，但“像金屬絕緣體轉變、電荷密度波”等其他現象也可以解釋結果。 這種材料至少看起來是不尋常的，研究人員正在繼續探究其性質。

7. 這是第一次提出這種主張嗎？

不，最後一次聲稱制造室温超導體的聲明發表在 《自然》雜誌 中，時間是2023年3月。 該論文受到了一些懷疑，因為其作者在同一雜誌中發表了一篇2020年的論文聲稱取得了同樣的突破，而《自然》在2022年撤回了該論文。 關於其他材料的室温超導性的聲明已經提出過，但這些聲明要麼需要巨大的壓力，要麼沒有得到其他研究人員的證實。

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