室溫超導領域又有了新突破? 韓國研究團隊發現「首個室溫常壓超導體」!127度以下常壓都能實現超導

室溫超導領域又有了新突破? 韓國研究團隊發現「首個室溫常壓超導體」!127度以下常壓都能實現超導

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室溫超導領域又有了新突破? 這次甚至連高壓都不需要了,「常壓」即可實現超導。 就在這兩天,一篇名為「首個室溫常壓超導體」的論文出現在了arXiv上,馬上引發巨大討論。

室溫超導領域又有了新突破? 韓國研究團隊發現「首個室溫常壓超導體」!127度以下常壓都能實現超導

論文連結:The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor

這篇論文表示,透過改良一種鉛-磷灰石結構,用銅離子取代鉛離子,產生應力,在微結構中引發畸變,進而可以在127℃以下表現出超導性。 

要知道,幾個月前轟動學術界、登上Nature又撤稿的室溫超導實驗(來自蘭加·迪亞斯),都還需要加壓到1萬個標準大氣壓,且臨界溫度遠低於127℃,為21℃。 

而且這次最新成果,「有圖有證據」。一方面論文裡給出了材料的具體原子結構;另一方面,作者已經上傳了一段影片,影片中一塊材料被放在磁鐵上後,保持懸浮狀態。這是物體轉變為超導體的特徵之一,即邁斯納效應。 

而這些都是之前迪亞斯研究中所沒有的。

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所以不出意料,這篇最新出現的論文,馬上引起巨大討論。 

不少人感慨,這結果好得仿佛是假的一樣……

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有人覺得,這次連影片都有了(除非是大型詐騙),應該真的是個大突破吧。

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所以……這篇論文到底講了什麼?

給出了原子結構和影片論證 

論文開頭第一句就寫道: 

    我們合成了世界上首個室溫常壓超導體,臨界溫度為127℃。

    For the first time in the world, we succeeded in synthesizing the room-temperature superconductor (Tc ≥ 400 K, 127 ℃) working at ambient pressure with a modified lead-apatite (LK-99) structure. 

要知道,所謂高溫超導,「高溫」只是相對於絕對零度來說。之前21℃實現室溫超導已經讓物理學界炸裂了,如今127℃的臨界值則把超導實現範圍變更大了。這個帶來新突破的材料,被研究人員命名為「LK-99」。

論文一共22頁,主要講了該材料的結構、超導原理,並用實驗進行論證。 

論文展示了LK-99長什麼樣子以及分子結構。 

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研究人員透過收縮材料的內部結構來實現超導,用更小的銅離子替代了鉛離子,收縮比為0.48%。Cu2+取代引起的應力傳遞到圓柱體列的鉛,導致介面發生扭曲,形成超導量子阱。 

超導量子阱(Superconducting Quantum Well,簡稱SQW)是一種人工製備的薄膜奈米結構,它利用量子約束效應產生量子化的能級,進而提高超導轉變溫度。 然後透過熱容實驗,研究人員驗證了LK-99具備室溫常壓超導能力。 

具體來看,他們在389K(約125℃)下進行試驗,出現了電壓等於0的情況,由此認為在這一條件下電阻等於0.

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作者還測試了樣品的零電阻效應、臨界電流和磁場的變化關係等,來論證LK-99具有超導性。

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此外,他們還展示了LK-99樣品在不同溫度下的電子順磁共振(EPR)譜結果。結果顯示,在全溫度範圍內都出現類似迴旋共振(cyclotron resonance)的訊號,這是二維電子氣體量子阱的特徵訊號。

作者認為,全溫度範圍內出現信號,意味著量子阱能穩定存在。而這就是LK-99具有超導的關鍵所在。

而且他們認為熱容結果顯示,LK-99不遵循簡單的德拜模型,出現熱容異常,也能從微觀上論證該材料有超導性。

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不僅如此,作者還專門上傳了一段影片到網路上,拍攝下了材料在磁鐵上懸浮的情況。

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但這似乎也還不能完全打消大眾的疑慮……網友們想信又不敢信。由於之前室溫超導領域的鬧劇太多,這回網友們的看法都比較謹慎。

很多人評論都加上了前提如果是真的(If true)……

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而對於這次新成果,不同的網友也有不同的看法。 

有人覺得這個試驗確實打開了新的思考方向,雖然還沒帶來實際應用,但也不能忽視研究的創新性: 

直到2020年左右才發現室溫超導,現在已經可以肯定這條路走得通!

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但有人也覺得應用比較有限,這位網友就直接表示: 

250毫安培最大可通過電流還很有限,遠未達到實用化的大電流規模。

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要知道,能製造出強大的磁體材料或者可行的電力線路,才是室溫超導領域真正意義上劃時代的成就。 

除了正反兩派,也有不少網友整體抱持一種謹慎態度,質疑這會不會又有什麼私下大家不知道的事情。 

由於這個領域之前烏龍太多,這位網友就直接表示:又來??

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還有不少網友認為,對於這類研究,最好還是等能重複這個實驗以後再說吧。

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不過也有人說研究的一位作者論文發了很多文章,而且有高的引用數。

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這篇論文的研究團隊全部來自韓國,且都與韓國量子能源研究中心(Quantum Energy Research Center)有關係。

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其中,論文作者Young-Wan Kwon是高麗大學教授,主要研究領域包括凝聚態物理、先進材料等。 

他在Google Scholar上,有多篇被引用超過100次的論文。

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論文第一作者Sukbae Lee,是量子能源研究中心的CEO兼研究員,長期從事物理研究,尤其是高溫超導方面。不過因為發表的論文以韓文居多,因此引用量相對較少。

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Ji-Hoon Kim是量子能源研究中心的研究員,主要作為樣品合成工作的對應作者,透過反應機理研究獲得了LK-99樣品。 

這篇論文在業界引起很大關注,但具體效果是不是和論文敘述的一樣,暫且還要等上那麼一會兒。 

等待之餘,此前狂被撤稿的Dias老兄這邊又有風波了。 

One More Thing 

最新消息,之前室溫超導風波的主人公蘭加·迪亞斯(Ranga Dias)又一篇論文將被撤稿,有證據表示論文中存在造假的行為。

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據Nature消息,迪亞斯發表在物理評論快報(Physical Review Letters,簡稱PRL)上的論文,因被發現資料明顯捏造,將被撤回。 

「PRL」隸屬於美國物理學會,主要發表原創性強、極為重要的物理研究成果,被稱為物理領域的尺規。

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不過雖然有論文又被撤稿,迪亞斯倒是不慌繼續各種動作。 據Science報導,迪亞斯最近已經為一項新的室溫超導材料申請專利。

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不同於今年三月他發表的近常壓(約1萬個大氣壓)室溫超導材料,這次他在專利申請中宣稱已發現常壓環境下的室溫超導。並在專利申請書中宣稱: 

    是完全意義上的室溫常壓超導。 

頗為詭異的是,這項國際專利申請於2022年7月就已提交,今年4月才對外公開。目前,該專利申請目前尚未裁決,專利審查通常需要大約2年時間才能完成。 

 

作者上傳影片:

作者上傳的影片:https://sciencecast.org/casts/suc384jly50n

 資料來源:

Qbitai
作者

量子位(Qbitai)專注於人工智慧及前沿科技領域,提供技術研發趨勢、科技企業動態、新創公司報道等最新資訊,以及機器學習入門資源、電腦科學最新研究論文、開源程式碼和工具的相關報導。

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