韩国常温超导刷屏

近日,一篇“ TheFirstRoom-TemperatureAmbient-PressureSuperconductor”(第一个室温常压超导体)的论文出现在了预印本网站 arXiv 上,立即引发了热议。

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这篇论文的研究团队全部来自韩国,他们改良了一种具有铅磷灰石结构的化合物,用 CuCu2+ 取代了 Pb2+,诱发了微小的晶体结构畸变(表现为 0.48% 的体积收缩),这导致了材料界面处超导量子阱的形成,使得其具备了超导性,超导临界温度在 127 摄氏度,即 400K 以上,而且在常压下就具备超导性

他们将这种材料命名为 LK-99。通过临界温度(Tc)、零电阻率、临界电流(Ic)、临界磁场(Hc)和迈斯纳效应,都可以证明 LK-99 的超导性。具体来看,他们在 389K(约 125℃)下进行试验,出现了电压等于 0 的情况,由此认为在这一条件下电阻等于 0。

论文作者之一Young-Wan Kwon不仅详细列出了实验材料的原子结构,甚至还传了一段视频。视频中,磁铁上的材料保持着悬浮状态。这是迈斯纳效应,即为物体转变为超导体的特性之一。

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超导材料制备有两种路线,要么是超低温要么是高压。韩国这篇论文这次比较牛的地方就是常温常压下能制备,而且原材料以及制备途径非常简单。

美国实验室团队发布论文,证实“常温常压超导体”理论可行

北京时间8月1日,美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)团队在arXiv平台提交了一篇题为《铜取代磷酸铅磷灰石中相关孤立平带的起源》论文,利用超级计算机模拟发现铜取代磷灰石中的铅时引起结构畸变,其结果支持一周前韩国科研团队发现室温超导体LK-99晶体的实验成果,晶格参数与此前实验结果相差1%。

这是全球首个证实“常温常压超导体”理论可行的相关论文,为“室温超导”材料的技术研究提供了新的方向和启示,有望推动千亿规模的室温超导产业应用发展。

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LK-99超导验证,多个实验室宣称有望复现

8月1日下午,中国的华中科技大学材料学院团队也成功首次验证合成了可以磁悬浮的LK-99晶体,俄罗斯科学家Iris Alexandra也成功复现,但印度国家物理实验室团队两次复现均失败,中国科学院物理所、华中科技大学另一团队实现了未经证实的部分复现。

华中科技大学团队的视频作者也表示,目前只验证了迈斯纳效应,还未测电阻 —— 零电阻才是超导的最佳证据。目前合成成功的晶体非常小,实在是不敢动(不敢用来测试数据)。
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视频链接:https://www.bilibili.com/video/BV14p4y1V7kS/
此次韩国科研团队的“室温超导”是否能够真正实现,仍有待更权威机构和实验证实。

实际上,今年三月份左右网上也曾掀起过一阵超导轰动。今年3月,美国罗切斯特大学教授朗加·迪亚斯(Ranga Dias)就曾经宣布,发明了21℃的室温条件下就能超导的材料,但需要加压到1万个标准大气压。迪亚斯海在报告中公布了相关实验数据,引发人们广泛关注。随后,南京大学物理学院闻海虎团队经过实验验证后,对迪亚斯团队这项研究结果提出质疑。中科院物理所程金光团队也公开发表论文,对相关结论表示质疑。

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金刚石顶砧高压装置下实现室温超导

超导,从字面意义上去理解,就是超级导电体,也就是电阻为0。早在1911年,荷兰物理学家昂内斯利用液氮发现零下270摄氏度的汞电阻为0,这是人类历史上第一次发现超导体,后来昂内斯也成功获得1913年诺贝尔物理学奖。随后百年间就不断地有陆陆续续的材料被发现超导现象,但都需要两个非常极端的条件:低温&高压。

室温超导也不是第一次出现,在2020年时,物理学界其实就有一篇文章登上了《自然》封面,来自罗切斯特大学的斯尼德团队声称研发出了室温15度,267万个标准大气压下实现的超导材料。不过在2022年时以实验数据统计有问题的原因从《自然》上撤掉了这篇文章。

超导研究在物理学史上意义重大,若成真,那么意味着电气传输过程中,能量损失骤减。

室温超导若能商业化,iPhone也能有量子计算机的能力

8月2日,郭明錤在社交平台发文表示,常温常压超导体的商业化尚无时间表,但未来它将对消费电子领域的产品设计产生颠覆性影响,即便iPhone都能拥有匹敌量子计算机的运算能力。

计算机和消费电子产品的技术和材料创新都是为了实现高速计算、高频高速传输和小型化,而超导状态的特性意味着电阻的消失,将彻底改变现有的产品设计和材料/技术的采用,例如:不再需要热系统,取代光纤/高端覆铜板,降低高级节点的进入门槛等,这样即使是像iPhone这样小的移动设备也可以拥有与量子计算机相当的计算能力。

没有电阻就不会产生焦耳热,因此可以应用于大规模集成电路,建设超导计算机;能够承载较大电流而不会有电流损耗,可制作高压输电线、超导电机等。

可以说,只要跟“电”相关的领域,就会被超导材料革命。

当然,一切前提得是超导能在室温状态下实现。

来源:每日调研纪要,澎湃新闻,知乎