界面新聞實習(xí)記者 薛昱婷
室溫超導(dǎo)領(lǐng)域又出“大事”了。
7月22日，韓國研究團(tuán)隊在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv發(fā)布論文，聲稱合成了全球首個室溫常壓超導(dǎo)體，臨界溫度為127℃。該網(wǎng)站是以上傳時間證明論文原創(chuàng)性的文檔收錄網(wǎng)站。
超導(dǎo)即超級導(dǎo)電，這一現(xiàn)象是指電流可以在材料中零電阻通過，且具有完全抗磁性。超導(dǎo)體又稱超導(dǎo)材料，指在特定溫度下電阻為零的導(dǎo)體，擁有零電阻、完全抗磁性等特征，廣泛應(yīng)用于儲能、磁懸浮列車、電力輸送、核磁共振等領(lǐng)域。
室溫超導(dǎo)，即在常溫條件下實現(xiàn)的超導(dǎo)現(xiàn)象。按照凝聚態(tài)物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，室溫指300K（27℃）。日常所說的室溫，范圍則相對較廣。 此前的超導(dǎo)材料，均需要在較低溫度下才能進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)。
今年3月，紐約羅徹斯特大學(xué)物理學(xué)家Ranga Dias及其團(tuán)隊宣稱通過使用由氫、氮和镥制成的新材料，在1GPa壓強(qiáng)條件和294K（即21攝氏度）的常溫條件下觀察到該材料的超導(dǎo)特性，遭到業(yè)內(nèi)眾多質(zhì)疑。
韓國團(tuán)隊發(fā)布的上述研究論文引發(fā)廣泛討論，原因是其所宣稱的成果較Ranga Dias團(tuán)隊宣稱的更進(jìn)一大步。
該論文作者為韓國首爾量子能源中心的材料科學(xué)家Sukbae Lee、Ji-Hoon Kim以及高麗大學(xué)的Young-Wan Kwon。他們表示，在常壓條件下，一種改性的鉛磷灰石（LK-99，以Lee和Kim的首字母命名）能夠在400K（127℃）以下表現(xiàn)為超導(dǎo)體。
如果該成果被驗證為真，那么他們不僅實現(xiàn)了常壓條件，還將臨界溫度提升至400K（127℃），大大拓寬超導(dǎo)材料可應(yīng)用的溫度區(qū)間，人類將進(jìn)入“超導(dǎo)時代”，能源、交通、量子計算等多領(lǐng)域有望迎來根本性變革。
值得一提的是，該論文發(fā)布幾小時后，另一篇由Sukbae Lee、Ji-Hoon Kim、Sungyeon Im、SooMin An、Keun Ho Auh及Hyun-Tak Kim六人合作撰寫的、內(nèi)容更加詳實的同題論文也在arXiv網(wǎng)站發(fā)布。
據(jù)《新科學(xué)家》報道，有知情者在社交平臺上表示，部分團(tuán)隊成員對第一篇論文的發(fā)表并不知情，團(tuán)隊內(nèi)部存在紛爭。還有評論者稱，團(tuán)隊成員搶發(fā)署名三位作者的論文，或因諾貝爾獎最多只能由三人分享。
兩篇論文之后，一個展示邁斯納效應(yīng)的LK-99“懸浮”的視頻被公布。邁斯納效應(yīng)是超導(dǎo)體從一般狀態(tài)相變至超導(dǎo)態(tài)的過程中對磁場的排斥現(xiàn)象，該效應(yīng)被視作超導(dǎo)實現(xiàn)的重要特征。
該視頻一出，引發(fā)了更廣泛的討論。不少科學(xué)家對此提出質(zhì)疑，認(rèn)為韓國團(tuán)隊的論文及視頻都存在問題。
據(jù)《物理世界》等外媒報道，自20世紀(jì)70年以來一直從事超導(dǎo)材料研究的馬里蘭大學(xué)物理學(xué)家Richard Greene評論稱，盡管邁斯納效應(yīng)的視頻乍看令人印象深刻，但超導(dǎo)并非是能使得物體懸浮的唯一原因。
萊斯大學(xué)物理學(xué)家Douglas Natelson表示，論文中的一組數(shù)據(jù)不符合物理原理，“這種相當(dāng)草率的的差異無法給人們以信心”。
據(jù)《科技日報》援引南京大學(xué)超導(dǎo)物理和材料研究中心主任聞?；⒂^點，韓國團(tuán)隊所展示的并非超導(dǎo)現(xiàn)象，而是超導(dǎo)假象。
他分析稱，判斷超導(dǎo)的基本要點有二：一是低溫下的零電阻態(tài)，二是完全抗磁性，即邁斯納效應(yīng)。韓國研究團(tuán)隊希望論證，超導(dǎo)是電阻磁化和所謂磁懸浮效應(yīng)。
一方面，通常零電阻態(tài)需要通過四點法才能標(biāo)準(zhǔn)地測得，盡管論文也采用了四點法，但論文的其中一圖顯示了四個尖銳的針尖作電極，這種方法有時會出現(xiàn)問題。同時，它們的數(shù)據(jù)當(dāng)中并未發(fā)現(xiàn)在低溫下有穩(wěn)定的低噪音的零電阻態(tài)，因此從電阻上不足以說明有超導(dǎo)。
另一方面，該韓國研究團(tuán)隊使用一種名為squid超導(dǎo)量子干涉器件的現(xiàn)代超導(dǎo)量子干涉器件來測量，測量確實在很寬的溫區(qū)，甚至在他們所聲稱的超導(dǎo)溫度之上還能夠發(fā)現(xiàn)所謂的抗磁性。但他們測量零場冷和場冷兩種模式下的分叉點，把所謂的分叉點定義為了大概超導(dǎo)溫度。
聞?；⒈硎荆詈唵蔚淖C明方法是看韓國團(tuán)隊能否為他們所聲稱的超導(dǎo)態(tài)提供科學(xué)數(shù)據(jù)。
“第三個是關(guān)于磁懸浮。韓國研究團(tuán)隊給出了錄像，但該錄像所展示的狀態(tài)與超導(dǎo)磁懸浮有很大的區(qū)別。”據(jù)他介紹，超導(dǎo)磁懸浮因為磁通釘扎，超導(dǎo)體和磁體一旦位置固定，就會相當(dāng)?shù)胤€(wěn)定，不需要任何支撐。
韓國研究團(tuán)隊公布的視頻畫面則顯示，超導(dǎo)體需要一個支撐點，且該物體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，與超導(dǎo)真正的磁懸浮狀態(tài)完全不同。聞海湖稱，根據(jù)數(shù)據(jù)猜測，可能是材料本身存在非常微弱的抗磁，與重力達(dá)到某種平衡以后，形成了一個微軟的磁懸浮狀態(tài)，事實上并非超導(dǎo)磁懸浮。
室溫超導(dǎo)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)烏龍并不罕見。
1987年，一種名為YBCO的化合物被發(fā)現(xiàn)為系列液氮溫度以上的高溫超導(dǎo)體。之后，研究人員不斷尋找室溫超導(dǎo)體的蛛絲馬跡，但最終發(fā)現(xiàn)這些“痕跡”均在仔細(xì)觀察后消失，曾被寄予厚望的多種化合物都被證實為僅僅是虛幻的“室溫超導(dǎo)體”。
今年3月，因為溫室超導(dǎo)引發(fā)學(xué)術(shù)風(fēng)波的Ranga Dias，此前論文曾被撤稿。2020年10月，Dias團(tuán)隊在《自然》雜志上發(fā)表論文，宣稱將超導(dǎo)臨界溫度提升至15℃，最終因論文數(shù)據(jù)處理不合規(guī)在兩年后被撤稿。
韓國團(tuán)隊是否真的在室溫超導(dǎo)領(lǐng)域獲得了重大突破？這一爭議也許很快能得到解決。
多位科學(xué)家表示，LK-99的制備過程較為簡易，實現(xiàn)該韓國團(tuán)隊的研究成果復(fù)現(xiàn)并驗證真?zhèn)危羁熘恍杓s一周時間。目前，已有多科研團(tuán)隊進(jìn)行相關(guān)努力。
Hyun-Tak Kim在接受《新科學(xué)家》采訪時表示，他支持任何嘗試復(fù)現(xiàn)其團(tuán)隊研究成果的努力。
英國布里斯托大型超導(dǎo)研究員Nigel Hussey在接受《物理世界》采訪時表示，如果該成果被證實為真，當(dāng)然是一個非常轟動的突破，但就目前而言，只是聳人聽聞而已。