常壓常溫超導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)了嗎?

7月22日，韓國研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表論文宣布其合成了世界上第一個(gè)室溫常壓超導(dǎo)體——LK-99，該材料使用一種改性的鉛-磷灰石，能夠在127℃(室溫條件)以下表現(xiàn)為超導(dǎo)體。其成員還表示，可以幫助其他團(tuán)隊(duì)在一個(gè)月之內(nèi)復(fù)現(xiàn)。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間7月31日，美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室 (LBNL)發(fā)文表示了對韓國該研究成果的“理論支持”。

數(shù)小時(shí)后，我國學(xué)者也宣布初步復(fù)現(xiàn)——

華中科技大學(xué)材料學(xué)院在B站發(fā)布視頻，成功首次驗(yàn)證合成了可以磁懸浮的LK-99晶體，該晶體懸浮的角度比韓國團(tuán)隊(duì)獲得的樣品磁懸浮角度更大，有望實(shí)現(xiàn)真正意義的無接觸超導(dǎo)磁懸浮。雖然合成成功的晶體非常小，還不到一個(gè)指甲蓋大，但評論區(qū)已經(jīng)沸騰了。

美國泰吉量子公司也不甘落后，公布樣品照片稱，新發(fā)現(xiàn)一種室溫超導(dǎo)材料。

要知道，近年來，有關(guān)發(fā)現(xiàn)“室溫超導(dǎo)”的傳聞一直沒斷過，但最后總是不了了之。

早在今年3月，美國羅切斯特大學(xué)就宣布，找到了一種名為三元镥氮?dú)潴w系(ternary lutetium-nitrogen hydrogen system)的新材料，實(shí)現(xiàn)了“常溫超導(dǎo)”。

2020年10月，一個(gè)美國科學(xué)家團(tuán)隊(duì)也曾發(fā)表報(bào)告，稱在高壓下的有機(jī)成分源的氫化物中，觀察到了室溫超導(dǎo)現(xiàn)象。但這項(xiàng)研究隨后撤稿。

盡管質(zhì)疑聲重重，但各國科研團(tuán)隊(duì)一直未放棄，中科院物理所官方帳號(hào)曾經(jīng)說過：“畢竟夢想還是要有的，萬一真的實(shí)現(xiàn)了呢?”

這不僅僅是科學(xué)技術(shù)的突破，更是巨大的應(yīng)用市場，劉煜輝說人類工業(yè)顛覆性的革命的確不為過。

常壓常溫超導(dǎo)體前景

室溫常壓超導(dǎo)是一種理想的物理現(xiàn)象，它指的是在室溫和常壓下，某些材料能夠無電阻地傳導(dǎo)電流。室溫常壓超導(dǎo)的應(yīng)用前景非常廣闊，可以涉及到能源、交通、通信、醫(yī)療、計(jì)算等多個(gè)領(lǐng)域。以下是一些具體的例子：

- 能源：室溫常壓超導(dǎo)材料可以用來制造高效的發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線等設(shè)備，從而大幅降低能源損耗和成本，提高能源利用率和可靠性。同時(shí)，室溫常壓超導(dǎo)材料也可以用來存儲(chǔ)能量，例如制造超級電容器、超級電池等，從而解決可再生能源的間歇性和不穩(wěn)定性問題。

- 交通：室溫常壓超導(dǎo)材料可以用來制造高速的磁懸浮列車、飛機(jī)、汽車等交通工具，從而提高運(yùn)輸效率和安全性，減少污染和噪音。同時(shí)，室溫常壓超導(dǎo)材料也可以用來制造強(qiáng)大的磁場，例如制造磁力發(fā)射器、磁力屏障等，從而實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的空間探索和防御技術(shù)。

- 通信：室溫常壓超導(dǎo)材料可以用來制造高靈敏度的傳感器、天線、濾波器等設(shè)備，從而提高通信質(zhì)量和速度，擴(kuò)大通信范圍和容量。同時(shí)，室溫常壓超導(dǎo)材料也可以用來制造高速的光纖、光子晶體等設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)更高效的光通信和光計(jì)算技術(shù)。

- 醫(yī)療：室溫常壓超導(dǎo)材料可以用來制造高精度的醫(yī)療儀器、設(shè)備和器械，例如制造核磁共振成像儀、超聲波儀、心臟起搏器等，從而提高醫(yī)療診斷和治療的效果和安全性。同時(shí)，室溫常壓超導(dǎo)材料也可以用來制造高效的藥物輸送系統(tǒng)、人工器官等設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的生物醫(yī)學(xué)和生物工程技術(shù)。

- 計(jì)算：室溫常壓超導(dǎo)材料可以用來制造高性能的計(jì)算機(jī)芯片、內(nèi)存、邏輯門等設(shè)備，從而提高計(jì)算速度和存儲(chǔ)容量，降低功耗和散熱問題。同時(shí)，室溫常壓超導(dǎo)材料也可以用來制造量子比特、量子線路等設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的量子計(jì)算和量子信息技術(shù)。

綜上所述，室溫常壓超導(dǎo)是一種具有極高價(jià)值和潛力的物理現(xiàn)象，如果能夠在實(shí)驗(yàn)或工程上實(shí)現(xiàn)，將會(huì)引領(lǐng)科學(xué)技術(shù)和社會(huì)的革命性進(jìn)步。因此，對于室溫常壓超導(dǎo)的研究，值得我們投入更多的時(shí)間、精力和資源，以期早日取得突破性的成果。

常壓常溫超導(dǎo)意味著什么?

一些可能的產(chǎn)業(yè)變化：

能源領(lǐng)域：室溫超導(dǎo)可以大幅降低電力輸送和儲(chǔ)存的損耗，提高能源利用效率和可靠性。室溫超導(dǎo)也可以為可控核聚變提供強(qiáng)大的磁場支持，實(shí)現(xiàn)清潔、安全、高效的能源生產(chǎn)。

交通領(lǐng)域：室溫超導(dǎo)可以使磁懸浮列車更加經(jīng)濟(jì)、高效、安全地運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)高速公路和鐵路的替代。室溫超導(dǎo)也可以為電動(dòng)汽車提供更輕、更強(qiáng)、更耐久的電池和電機(jī)，延長續(xù)航里程和壽命。

醫(yī)療領(lǐng)域：室溫超導(dǎo)可以使核磁共振成像等醫(yī)療設(shè)備更加便捷、精確、低成本地診斷和治療各種疾病。室溫超導(dǎo)也可以為生物傳感器、人工器官、神經(jīng)刺激等醫(yī)療技術(shù)提供更好的性能和兼容性。

計(jì)算領(lǐng)域：室溫超導(dǎo)可以使量子計(jì)算機(jī)更加穩(wěn)定、快速、可擴(kuò)展地運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法解決的復(fù)雜問題。室溫超導(dǎo)也可以為傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)提供更高的運(yùn)算速度和存儲(chǔ)容量，降低散熱和能耗問題。

常壓常溫超導(dǎo)材料

據(jù)有關(guān)媒體報(bào)道，近期韓國的一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)，通過arXiv發(fā)了一篇預(yù)印版論文，其內(nèi)容為向全球公開他們已經(jīng)合成了室溫超導(dǎo)材料LK99(摻銅改性鉛磷灰石)，在常溫常壓下的臨界工作溫度達(dá)到127攝氏度。

這一論文一經(jīng)發(fā)出，立即引來全球科學(xué)界的震動(dòng)，畢竟超導(dǎo)材料是新世紀(jì)世界各國競相研究、力求突破的科學(xué)領(lǐng)域，而常溫常壓超導(dǎo)材料的研發(fā)，更會(huì)推動(dòng)整個(gè)人類社會(huì)發(fā)生重大變革。幾十年來，全球科學(xué)家“前赴后繼”，但始終沒有在這方面取得質(zhì)的突破。

什么是超導(dǎo)材料?

超導(dǎo)材料是指在低溫條件下(通常是接近絕對零度)，電阻完全消失的材料。電阻是導(dǎo)致能量損耗和熱量產(chǎn)生的原因之一，而超導(dǎo)材料能夠以零電阻的方式傳導(dǎo)電流。這種特性使得超導(dǎo)材料在電力輸送、磁場應(yīng)用、粒子加速器、磁共振成像等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

超導(dǎo)材料的超導(dǎo)現(xiàn)象是由發(fā)現(xiàn)者之一荷蘭物理學(xué)家?？恕た┝帧W斯特瑞格在1911年首次觀察到的。超導(dǎo)材料通常需要冷卻到非常低的溫度，才能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)狀態(tài)。但近年來，一些高溫超導(dǎo)材料被發(fā)現(xiàn)，在相對較高的溫度下(比液氮溫度稍高)也能表現(xiàn)出超導(dǎo)性質(zhì)，這為超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供了更多可能性。

超導(dǎo)材料的研究和應(yīng)用一直是一個(gè)活躍的領(lǐng)域，科學(xué)家們不斷尋找新的超導(dǎo)材料，并努力提高臨界溫度(材料超導(dǎo)的臨界溫度越高，越容易實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用)。目前，超導(dǎo)材料已經(jīng)應(yīng)用于磁共振成像設(shè)備、磁懸浮列車、核磁共振裝置、電力輸送線路等領(lǐng)域，未來還有更廣闊的應(yīng)用前景。

“室溫超導(dǎo)”應(yīng)用和商機(jī)有多大?

什么是超導(dǎo)：超級導(dǎo)電，即電流可以在材料中零電阻通過，且具有完全抗磁性，目前主要應(yīng)用于大規(guī)模集成電路、高壓輸電線、磁懸浮列車等場景。

但美中不足的是，超導(dǎo)材料很難大規(guī)模應(yīng)用。因?yàn)橹挥性谔囟囟戎?，材料才?huì)進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)。而這個(gè)臨界溫度非常低，大約零下二百多度。這在日常生活中非常難達(dá)到。

什么是室溫超導(dǎo)：很簡單，就是在室溫/常溫條件下實(shí)現(xiàn)超級導(dǎo)電。

科學(xué)界認(rèn)為，誰率先獲得室溫超導(dǎo)的突破，是諾貝爾獎(jiǎng)級別的成果。一旦實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)，并投入商用，意味著：

超長距離無損耗輸電得以實(shí)現(xiàn)，這將引起全球電力網(wǎng)絡(luò)的新一輪的基建狂潮，還會(huì)在能源、交通、計(jì)算、醫(yī)療檢測等諸多領(lǐng)域產(chǎn)生變革：

1)更高效的能源傳輸、轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)：超導(dǎo)材料利用零電阻的特性，可以無損耗地傳輸電力，使得能源傳輸效率、穩(wěn)定性和可靠性極大提升;

2)更高速的交通方式：超導(dǎo)材料帶來電能傳輸效率的提升和磁懸浮列車降低成本的可能，將直接影響高速交通方式變革;

3)更快的信息處理速度：超導(dǎo)材料在低溫環(huán)境下具有高度的量子特性，可用于構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)，運(yùn)算速度遠(yuǎn)超現(xiàn)有計(jì)算機(jī)，或?qū)⒃谛畔⑻幚眍I(lǐng)域帶來巨大變革;

4)更先進(jìn)的治療手段：超導(dǎo)材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，例如MRI、超導(dǎo)線圈等。常溫常壓下超導(dǎo)材料的出現(xiàn)，將為醫(yī)療設(shè)備的小型化和便攜化提供可能，推動(dòng)醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步。