物理学“圣杯”现世？全球掀起“室温超导”复现实验热潮

交汇点讯 近日，随着韩国一研究团队在arxiv公布论文宣称发现常压室温超导体lk-99后，掀起了全球室温超导复现实验的热潮。在b站等社交媒体平台，记者发现不少室温超导复现直播吸引了大批人观看，不少网友戏称该实验为“炼丹”。

(资料图)

到底什么是超导？东南大学物理学院教授孙悦解释，超导有两个最基本的特质，一是零电阻，另一个是迈斯纳效应，也成完全抗磁性。其中零电阻是指当样品进入超导态之后，它的电阻或者电阻率会突然降到零，而迈斯纳效应（完全抗磁性）则是指超导体的磁化率是-1，考虑到有的超导体并不是100%超导，所以磁化率可能达不到-1，但一般都是负值。如果超导实现，科幻电影场景将走入现实，在超导体的正下方放置一个磁体，超导体由于内部不允许磁场存在从而产生相反磁场，与磁体互相排斥。如果排斥力和超导体的重力相平衡，就能让超导体悬浮在半空中。

常温超导体被视为现代物理学的“圣杯”，甚至被认为如果成为现实则可能会引发世界新一轮工业革命。那么，假设室温超导真的实现，会给社会带来什么样的变革？业内专家认为，这将在电力传输、交通运输、医疗、计算机技术等领域发生翻天覆地的变化。具体来看，超导材料可以在无电阻状态下传输电流，这意味着电力将实现无损耗传输。同时，超导材料产生的强磁场可用于磁悬浮列车等高速交通工具，磁悬浮列车将大大提升速度。另外，室温超导还可以赋能医学成像技术，例如核磁共振成像，提升诊断效率。

室温超导目前是已经“炼丹”成功，还是“烟雾弹”？7月22日，由韩国量子能源研究中心、高丽大学等团队的研究人员宣布成功合成的室温常压超导体，是在常压条件下，一种改性的铅磷灰石被团队命名为lk-99，其能够在127℃以下表现为超导体。

7月31日，孙悦在b站上公布了进行室温超导复现实验的全过程。他介绍，自7月25日看到相关研究文章，决定尝试购买原料；次日原料到货，并确定了实验方案；27日，开始合成前驱物lanarkite和cu3p，随后开始原料研磨；随后，团队按照论文所述，将原料放入石英管里抽真空。不过他们发现此前的论文中存在矛盾点，即文字部分所述的是“有空气”，但在图表中又是“高真空”。因此，团队在这个步骤中，将一份原料置于真空密封状态，另一份则是置于空气中。

接下来，就到了最受关注的“炼丹”环节。只见他把上述的两份原料都放进了实验室的高温炉当中进行烧结。29日，得到lanarkite结构分析成相，接下来便是继续合成目标材料。不过此时，团队又发现韩国研究里将两个原料反应生成的最终产物铜和磷的比例是1:6，不过前驱物的毕竟是cu3p，就出现了方程式很难配平的问题。对此，孙悦团队便尝试了两种不同的配比。加之前驱物的烧结也是在真空和有氧两种环境下，以及论文中合成条件是925℃、5~20个小时，于是团队决定采取10小时和20小时两种不同的条件。

“叠加上述种种不同的变量，团队共计进行了8次实验。”最终，团队进行了超导磁悬浮实验，把合成的样品放在磁铁上，可以看到样品稳稳躺在磁铁上，并未出现磁悬浮现象。同时，团队又对样品进行了磁化测量，结果显示，依旧是没有任何超导迹象。

因此，孙悦认为，材料是否有室温超导的可能性，依然有待验证。

一个“小黑点”在显微镜下，随着钕铁硼磁体的移动，不断立起，且无论s极还是n极都有效，代表排斥与磁极无关，显现出抗磁性。8月1日，华中科技大学材料科学与技术学院博士后吴浩和博士生李阳在常海欣教授的指导下，宣布已经成功首次验证合成了可以磁悬浮的lk-99晶体，该晶体悬浮角度比此前韩国研究团队或者的样品磁悬浮角度更大，有望实现真正无异议的无接触超导磁悬浮。该团队目前仅复现了抗磁性，是否为零电阻还需要进一步测试。只有同时满足抗磁性和零电阻，才能被称为超导体。

目前，室温超导正在全世界的期待与质疑声中走向“大乱斗”的白热化阶段。美国、印度、韩国等国专家学者纷纷发布相关实验结果，而在国内，中科院沈阳所、北京航空航天大学、华中科技大学、曲阜师范大学等高校研究人员也纷纷公布相关实验结果或论文成果。南京大学教授闻海虎公开表示，判断一个材料是不是超导材料，要看它能不能进入超导状态。电阻要测的很好，要真正到0，然后磁化要真正测到迈斯纳态，而不是说看到一个负的抗磁信号，就说是迈斯纳态，因为有可能是测错了，有可能是这个材料本身就抗磁。

但不管怎样，这场关于室温超导的技术浪潮还将在不断实验与讨论中持续下去，正如一位网友对于华科团队的评论所言：“视频中的超导材料就好像一片脆弱的蝴蝶翅膀，而它煽动的飓风将覆盖整个人类社会。”

新华日报·交汇点记者 程晓琳

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