“LK-99”室温超导疑云

韩国研究团体对“LK-99”材料进行实验的插图。

近期韩国一研究团队声称成功合成室温超导材料“LK-99”，一场超导风暴席卷了科学界和资本市场，引发了全球对室温常压超导体的疯狂追捧。然而，越来越多的实验验证和专家质疑，这个被誉为“人类科技史上最伟大的发现”是否真的存在?包括中国在内的全球多家研究机构针对韩国研究者所谓室温超导体LK-99的复现实验均告失败后，韩国本土超导研究机构对该项目进行了审查，最终得出结论:从存档论文和视频证据看，无法认定LK-99为室温超导体。

韩国研究团队

宣称发现室温常压超导体

7月22日，韩国量子能源研究所的研究团队，在预印本网站arXiv上发布了两篇论文，分别是《第一个室温常压超导体》和《超导体Pb10-xCux(PO4)6O在室温常压下表现出悬浮现象及其机理》。

这两篇论文声称，他们通过在铅-磷灰石晶体中掺入铜元素，制造出了一种新型材料LK-99，这种材料在常温常压下具有零电阻和强抗磁性，也就是超导性。

他们还上传了一段视频，展示了LK-99样品在磁铁上悬浮的情况，这被认为是超导材料的重要特征之一——迈斯纳效应。

这两篇论文一经发布，就引起了全球科学家和媒体的关注。如果这一发现属实，那么意味着人类终于突破了超导技术的最大障碍——温度。

目前已知的最高温度超导体是由美国物理学家迪亚斯等人于2020年在《自然》杂志上报告的。

迪亚斯论文称，一种含碳、硫、氢的化合物能在约15摄氏度下表现出超导性能。但后续多个研究组未能重复该实验，《自然》在2022年就该论文作出撤稿决定。

这一消息引起业内外广泛关注。若这一发现属实，则意味着超导技术在室温和常压条件下即可实现，不再需要高昂的能源消耗和复杂的高压设备。这将为人类社会带来巨大的进步和变革。

美国专家质疑

LK-99是否真的超导体?

然而，在韩国研究团队公开论文后，不少美国科学家对其结果表示怀疑和质疑。他们认为，LK-99是否真的室温常压超导体，还有待更多的实验验证和理论解释。

超导体存在零电阻、完全抗磁性(迈斯纳效应)和量子隧穿效应三大特性，其中，零电阻和完全抗磁性是两大主要特征，两者缺一不可。

首先，LK-99是否具有零电阻性，还没有得到确切的证明。零电阻是超导材料最基本的特征之一，也是最容易检测的特征之一。然而，韩国研究团队并没有在论文中提供LK-99的电阻测试数据。他们只是展示了LK-99在磁场下的抗磁性，即迈斯纳效应。

迈斯纳效应是指超导材料在超导态下能够完全排斥外部磁场的现象，是超导材料的另一个重要特征。然而，并非所有具有抗磁性的材料都是超导材料，也并非所有的超导材料都能表现出完全抗磁性。因此，仅凭LK-99的抗磁性，还不能断定其是否具有超导性。

劳伦斯伯克利国家实验室的研究员西尼德·格里芬(SineadGriffin)对LK-99特性的研究发现，抗磁性是结果的一种解释，但“大量其他现象，如金属绝缘体转变、电荷密度波”等也可以解释这些结果。

事实上，韩国研究团队也承认，他们制备出来的LK-99样品中，只有少数能表现出抗磁性，大多数样品都没有任何反应。这说明LK-99的制备过程可能存在很大的偶然性和不稳定性。

中国科学家验证

多个复现实验不能证明是超导

近日，多个中国科研团队纷纷宣布成功合成了类似LK-99的材料，并进行了相关的验证实验。其中最引人注目的是华中科技大学材料学院教授常海欣带领的团队。该团队在视频网站Bilibili上发布了一段视频，展示了他们合成了具有抗磁性的LK-99样品，并用一块小型永久磁铁将其吸起来。

8月2日晚间，曲阜师范大学物理工程学院教授刘晓兵表示，其团队利用四引线法对此前合成的抗磁样品进行了初步的电阻测试，测试结果发现该样品在常温到50K(-223.16℃)低温范围内仍存在大的电阻值，测试过程中并没有出现电阻大幅度骤降或者零电阻，与“室温超导”所被期待的零电阻特性相差甚远。

刘晓兵表示，“这是目前除韩国研究团队公开的结果外，首次对抗磁性LK-99进行的电阻测试。此结果的深层次原因目前还不是很清楚，有待进一步的研究确认。我们只能说，这种材料具有一定的抗磁性，但还远远不能证明是迈斯纳效应，更不能证明是超导。”

另一个引起关注的是东南大学物理学院教授孙悦带领的团队。该团队在B站发布了另一段视频，声称他们在110K(-163.15℃)以下，常压观测到LK-99材料出现零电阻。孙悦表示，这可能是LK-99存在超导电性的一个很重要的证据，但并没有证实发现了室温超导体。“我们猜测，若样品的零电阻是超导造成的，其超导的组分应该还是比较低的。”孙悦教授说。

韩国超导和低温学会

没有足够证据证明是室温超导体

据韩联社3日报道，韩国超导和低温学会“LK-99”验证委员会表示，与“LK-99”相关的影像和论文中展示的这一材料的特征并不符合迈斯纳效应，不足以证明“LK-99”是室温超导体。

韩国超导和低温学会“LK-99”验证委员会当天对韩联社表示，学会已要求合成该物质的韩国量子能源研究所提供进行验证的样本，但得到的答复是，此前发布的论文仍在接受评议，2至4周后才可提供样本。

韩国超导和低温学会2日发布新闻公报表示，将组建一个专家验证委员会，对近期韩国一研究团队声称成功合成的室温超导材料“LK-99”进行科学研判。

新闻公报说，现阶段基于两篇存档论文和公开的影像，很难得出结论说“LK-99”是室温超导体，仍需开展进一步的科学验证，因此该学会决定成立一个专家验证委员会进行相关的实验及理论研讨。

验证委员会成员来自该学会的物理、材料、电气和机械领域的会员。

聚焦

什么是超导?室温超导体为何重要?

超导是指某些材料在低温下电阻消失，电流无损耗地流动的现象。超导材料具有零电阻和完全抗磁两大特性，被认为是未来能源、信息、交通等领域的革命性技术。然而，目前已知的超导材料都需要在极低温或高压条件下才能实现，这大大限制了其应用范围和效率。

因此，科学家们一直梦想着找到一种能在常温常压下实现超导的材料，即室温常压超导体。这种材料如果存在，将会彻底改变人类的生活方式和能源结构。它被《科学》杂志誉为“所有材料科学和凝聚态物理学中最受追捧的目标”。但是，这一目标一直被认为是遥不可及的。

室温超导将如何改变我们的生活?

当室温超导时代来临时，科幻电影里场景不再是梦，我们在家就能看到悬浮的“一切”。此外，一切用到电和磁的地方都可以用到室温超导，其应用范围十分广泛。

在电气领域，现在我们为了减少输电的损耗，只能加几千伏上万伏的电压，即使这样还是会有大约15%的损耗。如果用室温超导，就可以把这个损耗省掉，因为它的电阻是零。15%可能意味着以后人类的能源能多用100～200年。

在医疗领域，我们也可以享受到更全面、更准确的医疗设备和服务。以核磁共振为例，未来或许可以把大脑里面上百亿个神经元全部测清楚。以后想知道你脑袋里想什么，扫一扫就可以了。

在计算机领域，可以使用超导量子器件，比如，把半导体芯片换成超导芯片就可以造量子计算机，其运算速度非常快，用现在的计算机计算可能需要100年，在量子计算机上只需要0.1秒。

在交通领域，我们现在坐高铁，北京到上海最快的速度是350千米每小时，高铁试验的速度能达到450千米每小时。超导磁悬浮列车到底有多快呢?在日本的试验中，速度能达到600千米每小时以上。如果把这个磁悬浮的轨道放在真空管道里面去，没有了空气阻力，速度有多快呢?至少能达到3000千米每小时以上，北京到上海只有半个小时。人可能不敢坐，但用来发快递也挺好的。

在能源领域，超导还可以造“太阳”。太阳本身是一个巨大的核聚变的气球，温度特别高，所以如何把热量装起来成了“人造太阳”的难题。但超导可以解决，超导在极低温条件下具有零电阻效应，可以产生强大的环形磁场，用磁场约束太阳里主要的高温等离子体，同时不让它跟任何东西接触，即保持真空状态，这样就成功地把核聚变的热量“装起来”，做成“人造太阳”。而室温超导能在更小的空间内产生更强的磁场，让“人造太阳”又有了新的可能。

人类在超导方面做过哪些努力?

早在1911年，荷兰物理学家昂内斯就已经发现，当温度降低至4.2K(约-268.95℃)时，浸泡在液氨里的金属汞，其电阻会消失。至此，汞(水银)成为了科学家找到的第一个超导材料。

但直到1957年，才有了第一个真正能描述超导现象的理论——BCS理论。该理论由三位美国科学家的姓名缩写命名。他们思考的问题正是什么情况下才能达到零电阻——既然一个电子单独“跑”肯定会受到阻碍，两个电子配对跑为什么不会受到阻碍呢?他们就用理论证明了这种“双电子”不受阻的可能性，使得超导的研究迈进了一大步。

2019年，人类对室温超导的研究更进一步。当时美国科学家马杜里·索马亚祖鲁的研究组宣布，十氢化镧(LaH10)在190万个大气压下，可以在逼近常温的260K以上出现超导性，成为了超导临界温度的最高纪录。要知道常温27℃大约是300K，260K已经很接近了。

2020年，罗切斯特大学的兰加·迪亚斯用一种含碳的硫化氢刷新了超导体临界温度的纪录，这种物质的最大临界温度为287.7±1.2K(约15℃)，已经可以在正常的且人体能承受的温度中实现超导了。但该研究最终因论文数据处理不合规在两年后被撤稿。

所以，室温超导时代仍未到来，人类的科学探索还一直在路上。

综合新华社、中新网、中国科学报、中国科学院高能物理研究所