什么是常温超导体以及 LK-99 为何引起热议？

技术人员正在调试实验超导体。

电的气质特性让本杰明·富兰克林和尼古拉·特斯拉等人着迷。在正常情况下，电力很难从一个地方输送到另一个地方，因为电子相互碰撞，产生热量并减少功率。超导体是在某些条件下电阻几乎为零的导电材料。目前已知它们仅在极端冷却或极端压力下才表现出这种特性。1911年，水星成为第一个被发现具有这种特性的材料。从那时起，金属合金、陶瓷和其他材料被发现可以以几乎为零的电阻导电，但只有在过冷时才有效。今年，有关在寻找第一个室温超导技术方面取得突破的消息引起了全世界的关注，并引发了某些韩国和中国股票的飙升。一些科学家对 LK-99 超导体表示严重怀疑，但由于它具有改变我们所知的生活的潜力，这个概念已经成为每个人的痴迷，从受人尊敬的研究人员到 Twitch 流媒体和 TikTok名人。

1.什么是超导体？

电的气质特性让本杰明·富兰克林和尼古拉·特斯拉等人着迷。在正常情况下，电力很难从一个地方输送到另一个地方，因为电子相互碰撞，产生热量并减少功率。超导体是在某些条件下电阻几乎为零的导电材料。目前已知它们仅在极端冷却或极端压力下才表现出这种特性。1911年，水星成为第一个被发现具有这种特性的材料。从那时起，金属合金、陶瓷和其他材料被发现可以以几乎为零的电阻导电，但只有在过冷时才有效。

2. 什么是室温超导体？它为何重要？

室温、环境压力的超导体可以无电阻地导电，并且不需要冷却到几乎绝对零或需要巨大的压力。制造和扩展这种材料可以彻底改变电力运输并减少温室气体排放：例如，可再生太阳能或风能可以远距离输送而不会造成重大损失。它们可以极大地提高任何使用电磁的东西的可行性，并可以加速商业上可行的聚变反应堆的开发。它被《科学》杂志称为“所有材料科学和凝聚态物理学中最受追捧的目标之一”。

3. 超导体目前有什么用途？

它们被用来制造强大且更高效的电磁体，可用于制造某些磁共振成像（MRI）机器中的线圈，使医生能够检查软组织。日本使用超导磁体通过磁悬浮将火车提升到铁轨上方，消除摩擦。这些超导磁体也是欧洲核子研究组织大型强子对撞机等粒子加速器以及核聚变研究的关键。量子计算机——比如微软公司和Alphabet Inc.旗下的谷歌制造的量子计算机——也依赖于超导体。

4. 是什么让超导如此困难？

对超导体的许多研究都集中在材料被彻底冷却时内部会发生什么的理论上。最近，科学家们利用计算模型来确定原子的可能排列和材料的化学性质，从而创造出在不同条件下工作的超导体。但仍有大量可能的组合需要测试。

5. 新的主张是什么？

首尔量子能源研究中心和韩国科学技术研究院的材料科学家发表的两篇论文声称“世界上首次”合成了室温超导材料。这种化合物被他们称为 LK-99，由铅、磷和氧组成。研究人员声称，通过演示当电流通过材料或暴露在磁场中时材料如何响应，证明了 LK-99 的超导性，所有这些都无需冷却材料或将其置于压力下。这些论文是在出版前共享的——这意味着该工作尚未经过专家同行的审查。然而，这些论文促使全球研究人员和实验室尝试复制这些结果。至少有1人直播他在 Twitch 上的努力。

6. 其他科学家怎么说？

这项研究的消息传出后，人们既兴奋又怀疑。两个独立的研究团队，一个在印度，另一个在中国，声称已经重新创造了 LK-99 并确认其结构与原始论文一致，但都没有发现超导性的证据。中国的另一个实验室报告了 LK-99 的悬浮样本，但这也不一定证明超导性。劳伦斯伯克利国家实验室的Sinead Griffin对 LK-99 特性的研究发现：超导性是对这些结果的一种解释，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。这种材料至少看起来很不寻常，研究人员正在继续深入研究它的特性。

7. 这是第一个此类主张吗？

不，最后一次声称生产室温超导体的说法是在 2023 年 3 月的《自然》杂志上。该论文受到了一些怀疑，因为其作者在同一期刊上发表了 2020 年的一篇论文，声称取得了同样的突破，但《自然》杂志于 2022 年撤回了该论文关于其他材料也提出了室温超导性的说法，但这些说法要么需要巨大的压力，要么尚未得到其他研究人员的证实。