LK-99室温超导，见证历史，激发万万亿市场，还是又一轮乌龙？

2023-08-04 12:34:36 来源：手机网易网

近日，韩国一个科学家团队表示，他们发现了全球首个室温常压超导材料——改性铅磷灰石晶体结构（下称LK- 99，一种掺杂铜的铅磷灰石）。该团队兴奋地指出，“所有证据都可以证明，LK-99是世界首个室温常压超导体。LK-99的诞生意味着室温超导领域的重大突破，开启了一个全新的历史时代。”

不过，该团队的论文目前仅上传到了预印本服务器arXiv，还不清楚该论文是否已提交给期刊进行同行评议。顺便提一下这个arXiv，它并不是一个严格的学术机构，而是一个学术交流的平台，只要你有相关机构的邮箱，你就可以在上面发表各类学术观点，可以说就是民科的互联网平台。

(资料图片仅供参考)

由于已有同题的研究被“推翻”的先例，这次的结果到底是不是乌龙，很多学术机构都在想办法实验复现。此前，美国罗切斯特大学的物理学家兰加·迪亚斯（Ranga Dias）及其团队在美国物理学会会议上宣布，他们已经创造出一种可以在室温（room temperature）条件下实现超导的全新材料。消息发布后，在全球引起轩然大波。不过，由于该团队在2020年10月发表的一篇同题论文受到质疑，最终导致《自然》杂志撤稿。

所以，这次韩国团队的实验结果，也必然需要接受全球专家们的严格验证。中国各大学实验室也进行了复现，华科大博士在B站上直播并发布了复现的过程，最开始没有成功，但在后续第二轮材料中发现了极小颗粒的物质，具有韩国团队实验中的一些特性。

不过，从实验人本身，以及目前知乎各大神的回复来看，实验和中国各大学的复现仅仅是证明了材料的抗磁性，而并没有证明材料的超导性，需要新一批的材料，测量电阻。

这里顺便科普一下，知乎有专家提到，“超导”这个词有误导性，它不是指导体中最好的所谓超级导体。恰恰相反，超导往往是从差的导体，甚至绝缘体中，通过掺杂得到。金银铜等自然界最好的良导体，都不超导，无论怎么掺杂或加压。

而目前的超导特性，都是在极低温以及高压情况下获得，成本非常高昂，无法复制使用。

当然，侧面印证韩国实验室也并非完全空穴来风。不过韩国实验室的方程没有配平，要证明进一步的验证，还需要更多材料来实验，于是，风传中美俄各大实验室都在烧制第N批材料中，甚至有人戏称，这堪比古代炼丹。

同时，相关理论验证也有了新的进展。美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)进行的计算机模拟，从理论上支持了这种材料具有常温超导能力的结论。不过，作者在论文中也提到，实际合成这种材料是有一定难度的。在国内，中国科学院沈阳材料科学国家实验室也进行了计算。

研究人员从第一性原理出发，使用从头算(ab initio)方法推算了LK-99的电子结构。

结果显示，在费米能级附近，同样有平坦带的出现。不过，对于LK-99是否具有超导性能，该实验室并未给出明确的结论。

但同样在国内，北航的实验却给出了相反的答案：LK-99非但没有室温超导性能，反而表现出了半导体的特性。

再次强调一下目前的结论：仅靠这个视频验证迈森纳效应是不足够的，还需要更多的样品和实验。但应该是有一些希望的。

不管你信不信，反正股市是信了。

室温超导有什么用？

直接点说，如果有比较低成本的材料获得室温超导体，那么将改变很多行业，特别是和电应用的行业。这作用堪比奥本海默发明原子弹，图灵制作计算机，屠呦呦提取青蒿素，大语言模型训练出ChatGPT一样。

全球经济为何增长乏力，和全球政治格局有关，但也和底层科学已经很多年没有突破有关。

而就在2022年末到2023年，已经有两个突破让人类看到了希望，一个是AI，一个就是这次的室温超导。

第一个改变的是所有和电的传输。

超导体，简单说就是它的电阻很小，导电过程中能量的损耗很低。常规导体导电过程中，电阻大就会发热，随着距离边长，发热就更多，损耗就更大，长距离传输电甚至损耗会达到50%，目前解决的办法就是改变导线的面积，或者通过高压输电，所以我们常规见的远程输电，就是从发电区高压输出，到入户时再降低电压，才能使用，如果有了低成本的常温超导，那么电阻几乎没了，就不用变压器输电了，这就可以节约很多成本和损耗。

第二个相关的是芯片。

CPU超频，最大的问题就是散热问题，但如果常温超导，那么散热问题就几乎没有了，芯片速度还可以提高，还可以再缩小。

第三个是磁悬浮运输。

有了低成本的常温超导，就可以维持强电流，而强电流可以产生强磁场，那么磁悬浮列车的制造成本将大幅下降，甚至磁悬浮电动车都可以造起来。

第四个是可控核聚变。

可控核聚变的实验难度取决于维持上亿度高温，目前用的一个方法是创造一个超强磁场，是地球磁场的几十万倍，而目前的常用导体材料是达不到相应需要的电流承载的，而且对成本的影响是天壤之别。譬如，实现20特斯拉磁场，用传统铜导线，不仅需要很大的面积，还需要2亿瓦电，而目前最新的低温超导只需要30瓦电，这一个小时就可以节约20万度电，这给可控核聚变的研究突破带来了可能。

第五个是类似核磁共振的医疗设备。

目前MRI核磁共振都是用的液氦+液氮冷却的超导体，通过强电流产生强磁场，然后图像才能看得更加清楚，而常温超导就可以节约液氦液氮等冷却液的费用，这可是一大笔成本，以后核磁共振设备会更加普及，而且也不会因为带了金属进去而被迫关机导致巨大损失。（MRI核磁共振设备磁场非常强大，一旦吸上去，就拿不下来，除非关机，但关机一次成本巨高。）

第六个是储能。

电一旦输入后，只要不超过临界电流，就可以在超导线圈里永远转下去，对于电输出时的损耗也可以几乎忽略不计，这对未来电存储，电运输，电价都有深远的影响。

第七个是超导量子计算机

这个作用就更大了，计算能力超强，如果配合上AI训练，那很多AI应用就能实现了。

总之，从商业角度看，以上哪个应用不是万亿级别的体量。不过，目前室温常压超导还仅仅停留在理论阶段，但只要接近常温常压，那节约的成本也是万亿计算的。对于这次的探索，我们还是抱着开放的态度去看，科学实验嘛，都是大胆假设，小心求证。