撰稿人 奥赞-艾哈迈德-切廷
韩国科学家宣布他们在超导技术方面取得了潜在突破,这引起了全球科学界的共鸣,他们既期待又怀疑,世界各地的研究人员竞相复制这些令人鼓舞的实验。
超导体有可能从根本上改变从能源网到计算机技术等许多领域,并正在成为应用于所有这些领域的现代科学技术的基本要素。
想象一下拥挤城市的高峰时段。车辆川流不息,但由于红绿灯和交通拥堵,不得不停下来减速。这种情况类似于电流在铜线等普通导体中传输时,由于遇到电阻而损失能量。
现在想象一下,在一条开放的高速公路上,车辆向前行驶,不会停滞或熄火。这与超导体的功能有更接近的类比。超导体允许电流在特定条件下流动,而不会遇到任何阻力。因此,超导体是一种极其高效的结构,因为它没有能量损失。
但有一个问题: 如今的超导体需要极低的温度才能工作。这既昂贵又麻烦。因此,科学家们正在寻找一种 “圣杯”,以发现能在室温下工作的超导体。
这样突破将从根本上改变无数领域,从能源网到计算机技术、交通和许多其他领域。
这是“超级”成功吗?
也正因如此,科学界迅速关注了韩国团队在预览平台arXiv上分享的文章,他们声称在常压条件下实现了超导。
如果这一说法通过严格的测试得到证实,那么超导技术领域将向前迈出一大步。
美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟校区的凝聚态物理学家 Nadya Mason 与 TRT World 分享了她对此主题的谨慎乐观态度,并表示:
“现在下定论还为时过早,但仍然令人兴奋。我们要么拥有超导体,要么拥有非常不寻常的材料。 “好消息是这种材料的合成非常简单,所以很多人都在试图验证结果。”
安卡拉 TOBB 经济技术大学超导电子学专家 Ali Bozbey 也持谨慎乐观的态度:“虽然材料的超导性尚未得到普遍接受,但在两个领域,实验和理论小组都没有明确反驳它。 “这可以被视为一个重要指标,”他说。
这一发现很可能会改变凝聚态物理学,并为创新铺平道路,使科幻小说中的描述更接近现实--例如,悬浮车辆和高效电气系统。
宾夕法尼亚州立大学材料科学研究员贝娜齐尔-法兹勒奥卢-亚尔契恩(Benazir Fazlıoğlu-Yalçın)这样说道: “如果我们能够发现室温超导的秘密,并将其融入我们的日常生活,这将是一项值得获得诺贝尔奖的突破。除此之外,解开超导之谜还将揭示物理学更深层次的问题,并为创新解决其他科学难题铺平道路"。
仍存疑虑
详述这一发现的论文已于 7 月 22 日上传至 arXiv。然而,许多物理学家指出,对于如此重要的发现,论文中并没有提供预期的全面数据。
“我们在世界上首次成功合成了室温下的超导体,"韩国研究人员大胆地宣布他们的工作。研究小组声称,这种被命名为 “LK-99 ”的化合物具有排斥磁场的能力,这是超导体独有的关键特性。
尽管备受关注,全球科学界目前仍在疯狂地证实或反驳这些说法。
迄今为止,一些初步分析支持了论文中的某些说法,但仍没有确凿证据证实室温下的超导性。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的凝聚态物理学家纳迪娅-梅森(Nadya Mason)对实验结果的分歧评论如下: “一些研究声称证实了论文中的内容(二磁性和电阻转变),而另一些研究则没有看到相同的结果。这对于新材料来说并不罕见,因为材料需要提纯,其特性需要更好地控制。”
目前,超导体的运行依赖于保持极低的温度。这些条件既昂贵又苛刻。如果科学家们成功研制出可在室温下工作的超导体,就能开创一个效率更高的能源网和计算机芯片时代。
如果将这一革命性的想法应用于世界上最强大的计算机,其影响将更为巨大,因为这些计算机包含数万亿个微小的电子开关(晶体管)。超导材料可以加快人工智能计算等复杂过程,使这些任务更易于管理。
应用物理工程师安德鲁-科特(Andrew Cote)在 X(原 Twitter)上预测了这种潜在超导体的未来。如果这种材料的超导性得到证实,他估计其市场价值可能在 1.5 万亿美元到 4.5 万亿美元之间--这取决于这种材料到底能做什么。
科特还指出,这一发现可能会对从电信设备到智能手机、从电子传感器到卫星、从图形处理器(GPU)到中央处理器(CPU)、从天线到能源传输和发电系统、从电机到轨道交通和能源存储等广泛应用产生变革性影响。
不过,波兹白提醒说,这一突破的实际成果还需要时间才能显现出来:“如果消息属实,并且 LK-99 是一种适合工业用途的材料,那么这将是一次革命性的进展,特别是对于能源领域而言;但我们最早会在 5-10 年内开始看到其影响,”他说。
梅森指出,这项技术的潜在应用将使超导线在能源网络和设备中得到应用:“这对于减少能源浪费至关重要。 “通过这种方式,可以防止导致气候变化的损失。”
梅森仍然以与博兹贝类似的方式说道,“将需要更多的材料工程——甚至可能是新材料的发现——但这些进步正在铺平道路。”
除了实际应用的进展之外,科学界对有关超导的新闻也持谨慎的怀疑态度。这种谨慎源于过去声称室温超导性的失败尝试。
例如,2023年3月,罗切斯特大学物理学家Ranga Dias领导的团队宣布实现超导突破,但这一说法引起了巨大争议。尽管研究结果发表在备受尊敬的《自然》杂志上,但该团队在 2020 年撤回了一篇类似的文章,损害了他们最新出版物的声誉。
迪亚斯的团队在 2020 年宣布,他们观察到了碳、硫和氢混合的小颗粒的超导性,但这一开创性的说法无法得到其他研究人员的证实。批评者还反对对磁行为(超导性的一个关键特征)的测量,认为该研究的方法模糊且不完整。经过这些讨论,《自然》杂志于 2022 年 9 月撤回了相关文章。
这种持怀疑态度的方法揭示了超导研究在被普遍认为取得了决定性突破之前还需要走很长的路。
事实上,两个宣布成功合成LK-99的不同研究团队——印度新德里的国家物理实验室和北京航空航天大学——报告说,他们没有观察到任何超导的迹象。
另一方面,中国南京东南大学物理系的一组科学家宣布,LK-99 显示出零电阻——这是超导的标志。
然而,他们并不是在室温下取得这一成功,而是在与文章最初声称的条件不同的条件下取得的。此外,还观察到该材料在强磁场下进入和退出零电阻状态,这是超导材料的典型行为。
尽管如此,科学界仍需要更多证据才能达成共识。例如,“在看到确认论文中的实际数据之前,我无法做出明确的结论,”梅森说。