这几天超导领域异常热闹。
7月22日,韩国一个研究组发表了一篇论文,宣称其合成了全球首个临界温度超过400K(约127℃)的常压室温超导——改性铅-磷灰石晶体(LK-99)。
该研究组还公开了LK-99的制作技术,可谓是“简单粗暴”。
简单来说,就是将几种物质混合加热,经过化学反应形成的新物质。
这个消息过于炸裂,全球范围内许多实验室开始尝试复现超导材料,以验证其实验结果。
三国均有实验室复现“LK-99”?
专家:有抗磁性但不一定为超导
8月1日,有消息称中美俄三国均有实验室复现了“LK-99”。
美国方面,美国劳伦斯伯克利国家实验室在arXiv上传了一篇论文,结论是支持LK-99作为室温环境压力超导体。
俄罗斯方面,俄罗斯科学家Iris Alexandra在推特上宣布,其已成功制备出了具备常温抗磁性的LK-99晶体,而常温抗磁性正是超导晶体的标志之一。
中国方面,则是华中科技大学材料学院常海欣教授团队在B站发视频宣布:其已合成了可以磁悬浮的LK-99晶体,该晶体悬浮的角度比韩国量子能源研究中心的CEO Sukbae Lee等人获得的样品磁悬浮角度更大,有望实现真正意义的无接触超导磁悬浮。
据澎湃新闻报道,南京大学物理学院的闻海虎教授表示,从电阻、磁化和所谓的磁悬浮三方面分析,这些数据都不足以说明该材料是超导材料,其所谓的超导极有可能是假象。
另据财联社报道,上海市超导材料及系统工程研究中心主任、超导应用研究专家洪智勇也认为,该材料"极大概率"不能实现室温超导。其验证超导性能的测试方法与国际认可的差距很大,数据呈现形式及严谨程度也很粗糙。
与此同时,东南大学孙悦教授在B站发布的视频显示,其在室温超导复现实验的过程中,是没有看到任何可能是超导的信号,生产的样品和磁铁没有任何悬浮现象产生。
北航在arXiv上提交的论文表示,他们也没有发现LK-99的超导性。
多只超导概念股涨停
众多公司就超导概念发布声明
“LK-99”的相关动态推高了“室温超导”热度,A股超导板块开盘大涨。
其中,国缆检测、中孚实业、百利电气等已连续两日涨停。
永鼎股份、精达股份、创新新材、国光电气、东方钽业等超导概念股也都有所上涨。
与此同时,很多公司纷纷就超导概念发布声明。
电工合金在互动平台表示,公司暂无超导技术;
中孚实业工作人员回应称,公司目前没有室温超导技术,只有高温超导电缆示范工程项目;
超华科技在互动平台表示,公司主要从事高精度电子铜箔、各类覆铜板等电子基材喝印制电路板的研发、生产和销售,暂无超导材料技术研究和布局;
海泰科在互动平台表示,公司主要产品为注塑模具和塑料零部件,暂不涉及超导技术;
华西能源表示,公司目前没有超导材料方面的研发投资或者技术储备;
此外,腾亚精工、银河磁体、全信股份、国科恒泰、福事特、祥源新材喝华通线缆等公司均表示目前尚未涉及超导相关领域。
而中天科技、鑫宏业和远东股份则表示,公司会持续关注超导技术。
超导是什么?
室温超导有什么革命性?
超导,是描述呈现超导电性的材料或状态的形容词。它是指导体在某一温度下,电阻为零的状态。
也就是说,超导有两个最主要的指标,分别是临界温度和临界磁场。超导体电阻为零,可以无损耗地输电;它有完全抗磁性。
然而,目前超导体最高临界温度的记录保持者是150万个大气压下的硫化氢,临界温度大约是-73℃。
而绝大多数材料的临界温度都在-220℃以下,需要借助液氮或液氦等维持低温环境。
如果室温超导材料实验成真,的确算是历史性的突破。
那如果这项技术真的实现了,能给我们带来什么变化?
天风国际证券分析师郭明錤认为,常温常压超导体商业化的时程并没有任何能见度,但未来若能够顺利商业化,将对计算器与消费电子领域的产品设计有颠覆性的影响。
计算器与消费电子的技术与材料创新,都是为了要实现高速运算、高频高速传输、小型化等要求,而超导状况 (电阻消失) 特性将会颠覆既有的产品设计与材料/技术采用,如:不再需要散热系统、光纤/高阶CCL被取代、先进制程门坎降低等,让即便是小如iPhone的行动装置,都能拥有与量子计算机匹敌的运算能力。
浙商证券研报分析指出,如果室温常压超导材料取得突破,将在能源、交通、计算、医疗检测等诸多领域产生变革。
例如:可以无损耗地传输电力;提升电能传输效率和降低磁悬浮列车降低成本的可能;可用于构建量子计算机;为医疗设备的小型化和便携化提供可能等等。
到底谁才是“第四次工业革命”?
虽然超导概念在股市正当红,但似乎并不被外界看好。
更具有戏剧性的是,韩国“LK-99”研究团队的成员表示,论文存在缺陷,系团队中的一名成员擅自发布,目前团队已要求下架论文。
那么巨头和投资人们会迅速布局室温超导吗?
金沙江创投董事总经理朱啸虎在朋友圈发文称,“LK-99”的烧制方式像抽彩票,必须铜粒子恰好出现在晶格恰当的位置才能形成超导晶体,如果只有一小部分的铜位于正确的位置那就是废品,哪怕形成的管道有一处破损都没有超导特性。
从上述涉及材料能源等上市公司表态来看,还都持观望态度。
「暗涌Waves」报道称,一位硬科技投资人、也是华科校友在向材料学院确认消息属实之后,迅速发起了一个专门的材料创投社群,“我们准备先邀请华科材料、光电(中国光谷最强班子)领域的研发专家,同时汇聚优秀创业者、硬科技投资人,初定100人以内。”
可见,目前还处于行动的前夜,毕竟不是开发个互联网产品、写个代码那么简单。
笔者认为巨头自身不会涉足室温超导,因为属于材料科学,需要巨大投入和时间成本,最多会以资金扶持方式投入高校、实验室的建设研发。
一位投资圈人士也向三言表示,投资圈都开始关注,但对这些实验的靠谱性存疑。而且室温超导创业门槛太高,着手投资还早。
有财经自媒体发文称,前几年的VR,被炒作是第四次工业革命,到了今天,VR看个视频都费劲。今年年初的ChatGPT,又被炒作是第四次工业革命,结果发现不过是一个高级版的搜索引擎。
在他看来,常温超导不是工业革命,而是炒作革命4.0。
事实上也的确如此。
区块链概念火爆的时候,曾有媒体发文称,区块链将是第四次工业革命的关键技术。
到VR/AR概念火起来的时候,又有“VR/AR是第四次工业革命中的关键技术领域”、“VR/AR是第四次工业革命的钥匙之一”等说法。
元宇宙的概念出来后,又有观点说元宇宙很有可能是打开第四次工业革命的钥匙。
ChatGPT横空出世后,“人工智能将引领第四次工业革命”的论调又成了主旋律。
纵观每次新“风口”出现的时候,套路基本都大同小异。
有网友参考以往惯例,预测了接下来一个月的国内科技圈新闻,如下:
1、某科技巨头高管宣布国产自研超导遥遥领先。
2、几十家A股企业宣布进军室温超导领域,股价拉升后,实际控制人夫妻离婚,分割股票套现。
3、某搜索引擎企业宣布自家公司早在五年前就已研发超导。
4、某科技圈大佬宣布融资5千亿,组建团队誓要三个月内做出全球第一超导。
5、某私域大佬官宣《全民适用的个人超导变现课》,9.9元上车!
6、某自媒体《我如何用超导赚到人生第一个100万》,199元,全盘教给你。
不管这次韩国研究团队的“LK-99”是历史性突破还是乌龙,反正资本市场已经上演了一场“超导狂欢”。
至于“室温超导”能不能成为继ChatGPT之后的又一新“风口”,还得让子弹再飞一会儿。
韩国人的室温超导靠谱吗?我们找业内大佬们聊了聊
不是,怎么一觉醒来,又双叒叕要 “ 工业革命 ” 了?
这么讲吧,这两天差评君的好几个群里,大伙们连沙雕图、涩图啥的都不发了。
一个个群友都化身成了物理学家,对着 “ 室温常压超导 ” 指点江山。
一会儿是人类的历史将被改写,一会儿又是 “ 散了吧,又是个造假的罢了 ” ,各路的消息来回翻转。。。只能说看得人心直痒痒。
当然以差评君个人的物理水平,想把件事儿讲个明白,铁定是有些菜的。
好在我们联系上了某超导实验室的成员,还有一些学术大佬,在他们的帮助下,算是稍微吃上了个明白的瓜。
一切的开始,其实是 7 月 22 韩国研究团队在 arXiv 上发布了一篇论文,他们宣布合成了全球首个室温常压超导体 LK-99 。
这篇论文一出,瞬间炸裂了全球的超导研究团队,原本正准备好好休息的各大研究人员全都给炸起来读论文了,生怕错过这一可能改变人类历史进程的一大发现。
全球各地的实验室,也开始加班加点地按照论文中的数据和方式尝试复现此次实验。
甚至还有人,直接在 Twitch 上直播复现实验,截至目前,该直播间已经关闭,似乎并没有复现成功。
咱们国内当然也有不少团队在尝试复现, 7 月 31 日,北航的研究团队在按照论文中方法制备材料后,宣布并未复现韩国团队的实验结果。
就在同一天,美国国家实验室的研究人员也发表论文,宣称在经过大量计算后,此次的韩国团队所发现的新材料,存在理论上的可能性。
这下就好玩了,实验复现失败,但是经计算有理论可能性。
那这超导到底是真是假,理论计算结果是否准确,也只有继续去做实验来论证了。
而把这次超导风波又掀起一个高潮的,还得是在 8 月 1 日由 B 站 UP 主 “ 关山口男子技师 ” 发布的 LK-99 验证视频。
在这次的验证视频中,来自华中科技大学材料学院的博士后武浩、博士生杨丽,在常海欣教授的指导下,成功首次验证合成了可以磁悬浮的 LK-99 晶体。
据 UP 所说,他们这次所合成的悬浮晶体,悬浮角度比韩国团队所演示的角度更大,初步验证了迈斯纳效应,不过由于此次合成晶体分量过少,得再烧几炉样品出来才能测试电阻。
截至目前,短短一天时间,这个视频已经收获了超 700 万的播放,目前都还有 9000+ 同时观看,网友们更是在评论区发出了超 5 万条评论。
其实啊,差评君也挺理解这些网友们如此激动的原因,因为假如常温常压超导真的实现了,有网友说了,就别说学术界那什么诺贝尔奖这种必拿的奖吧。
让诺贝尔亲自出来给你颁奖都不为过。
因为这个常温常压超导放在工业界,那可就堪比神仙材料了。
首先就是输电没电阻了,也就不再发热了,这样远距离传输也就不需要高压电了,其次核聚变的磁约束关键问题也解决了。
发展核聚变也指日可待了,传说中的高速超导计算机也有搞头了。
可以说,超导一出,人类未来要考虑的,就应该是要不要去考个宇宙飞船驾驶证了。
不过嘛,现在互联网上讨论的这么热火朝天,在搞复现的实验室团队也很多,但是还是有很多专业人士对此次的超导材料持保留态度,甚至态度颇为冷漠。
为此,差评君也问了问国内某超导实验室的朋友,他们便聊了聊对这次室温超导的看法。
他们告诉差评君,要判断一种材料是否具有超导性,一般至少需要两个标准。
一个是迈斯纳效应,也就是完全抗磁性,另一个是零电阻效应( 当然,如果能在比热的测量中看到超导的二级相变就更完美了 )。
前者说的是材料处于超导态时,内部的磁感应强度为 0 ,放在磁铁上时就会飘起来。
后者应该也不用过多解释了,就是在低于临界温度时,电阻为 0 。
而在现在已经有的复现实验中,就只有华科在 B 站的那个视频复现出了一定的抗磁性。
但这离实锤是超导体,还差个十万八千里,因为超导体的必要条件是完全抗磁性!抗磁性和完全抗磁性并不是一个概念。
仅靠视频我们能得出的结论只有一个,这个材料具有室温抗磁性。
所以,那些说下一步就差测 “ 0 电阻 ” 的网友们可以散了,至少也得不断调配材料配比,改进烧结条件,制备出更纯的、质地均匀的材料,等检测出它有完全抗磁性之后,才能说万事俱备,只剩测电阻。
而目前一时半会儿还做不出更纯的、更均匀的样品。
然后就是超导领域的 “ 计算 ” 问题了。
目前中科院和劳伦斯伯克利国家实验室都发了论文,说计算了 LK99 的结构,结果似乎都能成为这个材料具备超导性的佐证。
反正这论文一出,各路网友和媒体一转发,不少吃瓜群众都觉得室温超导稳了。
但用计算机对材料进行计算来验证超导性,真的靠谱吗?
在和专业人士交谈的过程中,他们表示,超导在最基础的机制上还存在一些问题,业内对它的认知还并不完善。
学界比较认可的就是 1972 年获得诺奖的 BCS 理论,说简单就是材料内部的电子会和声子( 也就是晶格的振动 )耦合形成库珀对,进而实现超导。
然而尽管使用电声耦合可以解释很大一部分超导现象,成了业内的主流观点,但它依旧存在缺陷。
比如 20 世纪 70 年代末发现的重费米子超导体,1987 年获得诺奖的铜基超导体系以及之后的 21 世纪初发现的铁基超导体系等众多超导体系都无法使用电声耦合理论解释。
这块虽说已经过去几十年了,一代又一代大师投入其中发展了诸如自旋涨落等非常规超导配对理论,但依旧无法完善地解释所有实验现象,大家也还是吵成一锅粥,没达成一个共识。
除了对超导机制认识不足之外,对于这次的 LK99 材料,它的晶体结构是什么,铜原子掺杂位置在哪里。。。也都缺乏很细致的研究。
在这样数据缺失、不准确的状况下,用专业人士的原话说就是: “ 遑论‘从理论上证明室温超导’。 ”
在之后和某物理学副教授交谈中,也是更加佐证了 “ 理论计算 ” 的并不是总那么有用:对于这种复杂电子体系,理论计算不一定有用,甚至同一个计算结果完全可以解释出正反两套机制。
最后再回到一些业内人士对这次室温超导的评价上来,其实这也不能怪行业人士太冷漠,关键是一直以来,室温超导这块就是造假的重灾区。
比如在室温超导复现失败的相关消息出来之后,某学术大佬就发朋友圈吐槽:
就像和火箭科学家说,你那火箭不行,燃料不好,我认为得烧柴,最好是煤,煤还得选精煤,水洗煤不好。如果那科学家,要是拿正眼看我一眼,那他就输了 !
甚至有些业内人士翻出旧账来反驳最近涌现的复现视频,总不能说 2000 年搞笑诺贝尔奖的悬浮青蛙也是常温超导体吧。
还有人翻出了当年一堆无法复现的超导材料,被戏称为 USO ( Unidentified Superconducting Object 不明超导体 ),这类超导体形态各异,有金属的液体溶液,有高压淬火的 CuCl ( 氯化铜 )和 CdS ( 硫化镉 )等等。
某位教授向差评说,大家之所以有 “ 一眼假 ” 的态度,其实更多是一种思维惯性。
毕竟超导是所有材料物理中最喜欢被造假的,因为拿过的诺贝尔奖最多,利益最大,所以每年预印平台 arXiv 上都会有不少类似的文章。
并且韩国团队这次论文也是很离谱,第一篇论文中错别字太多、语法错误、作图不规范,实在很难让人相信他们是一群专业人士。
并且在韩国室温超导事件的整个过程中,还有一个细节值得玩味——
研究团队应该知道室温超导如果成功一定会是个石破天惊的大突破吧,但他们投的是什么期刊呢:APL Materials ,都没冲一把物理界的顶刊 PRL 。
其中具体缘由,也只有他们自己知道了。
最后回到那篇韩国论文,虽然实验结果依旧不明朗,最最关键的 0 电阻也还没有被论证。
但是以目前的情况来看,合成的 LK-99 晶体有一定的抗磁性这事,确定是真的。
这么来说,最坏的情况,也是保底能有一个新的抗磁材料。
那么问题就来了,有了这个新的抗磁性材料,能有什么用呢?
华南理工大学的洗芝溪教授和我们提到:
从各个论文以及实验小组得出的数据来看,即使 LK-99 只是抗磁材料,那它也是少数具有强抗磁性的绝缘材料,而且相较于它比较简易的制造方法,这就有点像使用土方制钻石的感觉了。
而抗磁性材料由于其绝缘或者半导体的特性,所以在目前的微电子行业应用也是很多的。
比如说硬盘就能通过抗磁材料得到存储容量的提升,还有磁悬浮列车,成本也能因为新的抗磁材料降低大量的成本。
至于抗磁性材料,能挖掘出多少应用潜力,没有实际到应用,这都是无法预计的。
所以,最终这次的 LK-99 的出现,它到底是真的如同《 三体 》里面那因为移动了一根头发丝而搞出的曲率驱动引擎,还是一场美丽的误会,估计也只能期待现在正在埋头做实验的科研大佬们的结果了。
好了,到现在为止,根据差评团队与这些大佬的交流结果,你要问我们,超导时代到底来没来,我们的回答是,如来。
到底是来还是没来呢?