2023年7月25日,美國某研究團隊聲稱發覺了一種潛在的“室溫常壓超導體”。這一消息迅速在全球范圍內造成熱議,還引起了科學界乃至民間科技愛好者對實驗結果的復現風潮。
但是截止目前,還沒有任何一個復現結果能完全印證日本團隊的“重大發覺”。美國國家數學實驗室與廣州民航航天學院的兩項實驗均沒有觀察到“LK-99”的超導征兆。西北大學科研團隊宣布測到“LK-99”樣品零阻值的實驗結果,但并非在溫度下初中物態變化物理實驗論文,而是在110K(約-163℃)的高溫條件下,但是并沒有測到該物質應當出現的抗磁性。
近期也有國外視頻博主聲稱“LK-99”倒掛漂浮成功,但目前已刪掉視頻并致歉稱視頻所用樣品并非“LK-99”,無超導性。
這么,到底哪些是“室溫超導”?關于“室溫超導”目前我們又曉得些哪些?面對關于超導技術的“重大突破”,我們普通人又該如何做?楊梅新聞為你快速科普。
超導體是哪些?
不同的物質材料,按照它們的電留傳導表現,可大致分成:絕緣體、半導體與導體。
影響材料導電性能的,是阻值,也就是貨運阻撓電壓通過的能力。內阻的大小,常常與氣溫相關。
這么,當氣溫升高到很低的情況下,內阻會呈現如何的變化呢?
1911年,波蘭化學學家海克·卡末林·昂內斯(HeikeOnnes)在實驗中碰巧發覺,在-269℃,水銀的阻值忽然消失,昂內斯把物質的這些狀態稱為“超導態”,把內阻忽然變為零時的氣溫稱作“超導臨界氣溫”。
內阻為零,電壓就可以在這些材料中“無阻暢游”。所以,能在特定氣溫下實現零內阻的導體,就被稱為“超級導體”,也就是超導體。
超導體不僅零內阻的特點,還有第二大特征——“完全抗磁性”。即在超導態下,超導體對外部的磁場完全抵觸。
超導體的“完全抗磁性”,是在1933年由瓦爾特·邁斯納和羅伯特·奧克森菲爾德兩位科學家發覺,因而,超導體的完全抗磁性現象也被命名為“邁斯納效應”。
所以,明天人們判定一種物質材料是不是超導體,只要認準“零內阻”和“完全抗磁性”兩大指標。
溫度超導體又是哪些?
無論在科學界還是在眾多行業領域,超導體實在是太美妙了!
“零內阻”的特點,意味著超導體可以將遠程輸電的成本打出來——無需復雜超高壓技術,電力長途輸送幾乎無耗損。
“完全抗磁性”,可以讓超導體在磁場中漂浮,假如用于磁懸浮火車,可以用更低的成本實現更大范圍的高速軌道交通。
據悉,在醫療設備、精密儀器、電子通訊、航空航天等多個領域都期盼著超導技術的更大突破。
雖然,目前人類已知的物質,要步入“超導態”,首先要達到很低很低的“超導臨界氣溫”——動輒就是零下一兩百攝氏度,對環境和設備要求太高,還未能廣泛應用。
所以科學家們仍然在尋求提升超導材料的臨界體溫,找尋相對往年高溫超導體的低溫超導體。其實,這兒的“高溫”是指相對于絕對零度而言。
100多年來,全球無數科學家涉足其間,找尋新的超導體,不斷提高超導臨界體溫。
1986年,IBM的科學家柏諾茲和繆勒,在一種氧化銅材料中發覺了低溫超導性,可以在35K(約-238℃)的氣溫下弄成超導體,急劇增強了超導臨界體溫,因而入選諾貝爾化學學獎。
2019年,由美德兩國科學家組成的研究小組經過實驗否認,高壓下的溴化鑭在250K(約-23℃)中具有超導性,這是目前已被否認的超導臨界氣溫最高紀錄。
然而,目前發覺的超導材料仍然高于0℃,而要實現溫度超導,即在接近室外氣溫的條件下步入超導,還是科學界無法企及的夢想。找到溫度超導體,因而被視為匯聚態化學學的“明珠”。
爭議不斷的“超導新突破”
人類研究超導的歷史只有112年,但相關研究迄今已獲得五次諾貝爾獎,足見其在現今科學研究中的重要價值。科學家們強調,溫度超導技術的突破,改變的將不僅僅是人類數學學和材料學的認知,更將極大地改變這個高度依賴電力和精密電子設備的人類社會,直接推動第四次工業革命。
但是,近來幾年關于溫度超導的一些“突破性進展”,引起了更多的指責與批評。
2020年,俄羅斯佐治亞學院化學學家蘭加·迪亞斯(RangaDias)和他的朋友在《自然》雜志上發表論文稱,一種含碳、硫、氫的化合物能在約15攝氏度下表現出超導性能。消息一出,風靡一時。但是,2022年9月,《自然》雜志撤回了這篇論文。
去年3月,迪亞斯團隊再度聲稱,在一種摻氮的镥絡合物中,發覺接近常壓下的溫度超導現象,但這項“成果”,至今還沒得到世界其他團隊的重復驗證。
本次遭到廣泛關注的日本團隊,其“超導研究成果”也事件不斷。她們的兩篇論文,最早發布于預印本網站arXiv,并未接受任何同行評議。多位業內專家對文章數據特點與溫度超導推論發表了指責。
與此同時,“LK-99”的問世,尤其是其對實驗環境和制造設備相對簡單,掀起了全球學界甚至民間科學愛好者們仿效實驗的風潮。
可難堪的是,截止目前,世界上還沒有任何團隊才能復現成功。
8月3日,美國超導和高溫化學學會對外發布申明稱,該團隊聲稱合成的物質“LK-99”還不能被否認為溫度超導體。而在部份投資市場上大肆炒作的一波“超導熱點”,在狂歡之后只落得一地雞毛。
人類對溫度超導技術和理想超導體的探求正在加速推動,新成果涌現的頻度一定會大大增強。并且,基礎科學的研究專業高深,讓其部份所謂“突破性研究成果”真假難辨,即使是本領域內的學者專家,想要確切地驗證評價初中物態變化物理實驗論文,固然要耗費時間和精力,又甚或隔行隔山的普羅大眾?
在楊梅新聞此前的訪談中,國外頂級的超導專家提醒公眾:保持對科學好奇心與熱情尚且可嘉,但更要當心慎重,不要受相關“小道消息”的煽動,更別被市場上個別概念題材炒作搭進去自己的血汗錢。
(楊梅新聞記者/顧慧敏王晟)