举全球之力探索几十年的室温超导材料,真的要来了吗?
(相关资料图)
图片来源:知乎
如果超导真的有戏,世界恐怕要变天了。
在 8 月 1 日之前,可能很多人都还不相信韩国实验室找出的“ LK-99 ”室温超导材料是真的。
闻海虎教授在科技日报微博称韩国超导是超导假象
就在昨天,“剧情”开始出现一些反转,中美俄实验室同日复现了该晶体,华中科技大学常海欣团队还做出了抗磁样品。
尽管 LK-99 超导性还未得到证实,但网友们已经齐呼“见证历史”。
市场炒作浪潮也闻声赶来,A 股超导板块本周连续大幅上涨。
美国超导 8 月 1 日收涨 60%,盘前一度大涨超 140%。近 5 个交易日,该股累计上涨约 130%。
图片来源:东方财富
资本市场如此疯狂了,大量的资金涌入,简直可以说已经开始赌人类的下一次技术革命了。
历史奇点时刻
这一切源于 7 月 22 日韩国科研团队发表的两篇论文,他们声称发现了常压室温超导体 LK-99 晶体,在正常大气环境下可在 127 摄氏度以下就可实现超导。
论文中的LK-99晶体
常压下 127 摄氏度以下就行,那不就等于哪里都可以具备超导特性,这一突破无疑将颠覆人类社会。
更多详情,可以点击查看老狐此前的发文《韩国这次发现的“超导体”,是真突破还是狼来了》。
由于 LK-99 复现难度并不大。
很多网友开玩笑称其像“炼丹炉”一样简单。所以呢,一些科学质疑其真实性。
样品合成过程具体包括三个步骤:
第一步,将氧化铅和硫酸铅粉末在陶瓷坩埚中以各50%的比例均匀混合,混合粉末在725℃的炉中加热24小时发生化学反应。
第二步,将铜和铅粉末按比例在坩埚中混合,合成磷化亚铜,让混合后的粉末处于相应的真空封管状态下,然后置于炉内550℃加热48小时。在此过程中,混合材料发生相变,形成磷化亚铜晶体。
第三步,将上述两步所得物质磨成粉末,并在坩埚中混合,再将混合粉末真空封管,在925℃的炉内加热5至20小时。
来源:原作论文
全球十数个实验室在论文发布后,就纷纷开始验证、复现。
从 7 月 22 日论文发布至今,备受全球物理界关注的常温常压超导,复现实验的一些结果已经出炉!
华科做出首个抗磁样品
华中科技大学材料学院博士后武浩、博士生杨丽,在常海欣教授的指导下,成功首次验证合成了可以磁悬浮的 LK-99 晶体。
该晶体悬浮的角度比韩国团队的样品磁悬浮角度更大,并且两级均表现出了抗磁性,有望实现真正意义的无接触超导磁悬浮。
8 月 1 日下午 3 点多,团队用 B 站“关山口男子技师”账号发布复现视频,瞬间引爆 B 站,网友纷纷在其视频下刷屏“见证历史”。
从视频中可以看到,这根牙签指的“小黑点”就是团队得到的材料样品。而屏幕显示的,就是它在显微镜下的样子。
接下来,把一个钕铁硼磁体放到材料的下面,可以看到:
磁体靠近,它就升起,磁体远离,它就会掉下去。
此外,实验还展示了该晶体能够悬浮的角有两个。对比韩国团队视频中的轻微悬浮,华科大的悬浮角度确实超越了韩国。
该视频发布后的两个小时,华科团队又发布了一个补充视频,证明该晶体非铁磁,可以排除是磁性材料,是真正的迈斯纳效应了。
那这能证明是超导体吗?
超导体一定具有抗磁性,但是有抗磁性的不一定都是超导体。
华科团队也在评论区表示,由于复现材料过小,团队仅复现了 LK-99 的抗磁性也就是迈斯纳效应,还未测电阻,正在加急烧第三批炉子。
所以,我们还得再期待一波接下来的重头大戏——零电阻效应验证。
在推特上,国外网友也纷纷转发华科团队的视频,并称其为世界第一个“复现 LK-99 ”的成果。
图片来源:推特
全球超导竞赛角逐
就在全世界沉迷做实验的同时,美国科研队为最近韩国科研团队“常温常压超导”研究提供了理论方面的支持。
图片来源:推特
8 月 1 日,美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)研究员 Sinéad Griffin 在 arXiv 上提交了一篇论文,其结果支持 LK-99 作为室温环境压力超导体。
在该研究中, Sinéad Griffin 使用美国能源部的计算能力进行模拟,称已经为铜掺杂铅磷灰石的超导性找到了理论基础,费米能级的孤立平带是超导晶体的标志。
该图显示了穿过费米表面上方和下方的“能带”或电子路径
Sinéad Griffi 通过计算机模拟发现存在电子传导路径处于适当的条件和位置,能够实现“超导”,证明了室温超导的理论存在。
然而,这种材料的合成将非常困难,因为只有一小部分晶体的铜处于恰到好处的位置。
图片来源:推特
LBNL 实验室一直是国际物理研究中心之一,共有 12 名与伯克利实验室相关的研究人员获得了诺贝尔奖,可见这篇论文分量。
新研究的唯一作者 Sinéad Griffin,现任 LBNL 的纳米结构材料理论研究员,她于 2014 年在苏黎世联邦理工学院获得博士学位。
此外,短短几天内,就有北航、中国科学院和印度表示成功制备了 LK-99 材料,并在 arXiv 上又发布了与 LK-99 相关的新论文,
北航在论文中表示,并没有观察到磁悬浮现象。
中国科学院团队也没有观察到抗磁性,并表示“我们的工作为今后研究 LK-99 独特电子结构在超导中的作用奠定了基础。”
印度团队在 arXiv 上发表的论文表示,“目前,我们在 925∘C 合成的 LK-99 样品上获得的结果还不能证明其在室温下具有体超导性。”
而俄罗斯科学家 Iris Alexandra 则在社交媒体表示,已在厨房柜台上重现了韩国论文中的迈斯纳效应。
随着这项实验的热度逐步升高,有网友整理出了一份全球范围内的“竞赛名单”。
此外,老狐还发现维基百科已经建了“ LK-99 ”的相关词条,各国最新理论研究和实验结果也可以查到了,感兴趣的狐友们可以上 Wiki 查看一波。
在这场竞赛中,除了科研团队外,还有一批野生复现网友。
国外网友 Andrew McCalip 在推特上记录了自己的复现实验。苦于论文中的细节太少,复现中途遇到问题,还听取网友建议直接联系原作网站求助。
另外,还有一些看热闹的网友也积极贡献自己的“金点子”,希望能助复现实验一臂之力。
然而,截至目前,LK-99 材料尚未被证实具有超导性。
韩国这次发现常温超导体,真不真我们先不说, 最后老狐跟大家说一个小故事:
物理学家安德烈·海姆,让自己的学生,花几个月时间把一块石墨磨到最薄后,接着他自己再用胶带一层一层粘这块石墨。
他就这么一遍一遍,一天一天的粘胶布,直到胶带上的石墨只有一个原子的厚度,最终他发现了石墨烯,这堪称史上最简单粗暴的物理学实验。
他也因此获得了 2010 年诺贝尔物理学奖。
虽然 LK- 99 的合成看起来像“炼丹炉”一样简单,但万一呢?
就算 LK- 99 不是超导体,也能随着人们对于 LK-99 的认识逐步清晰,或许可以更快找到验证室温超导物质的方法。
或许在全世界研究成果汇总努力下,可以合力验证人类究竟这次能不能摘下室温超导圣杯,进入全新的纪元。
参考资料:
量子位、新智元、科技研究局、远方青木
编辑:不吃麦芽糖
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