室温超导复现成功了吗
丰色 发自 凹非寺量子位 | 公众号 QbitAI室温超导又双叒反转?没错,就是今年3月差点掀翻物理界的“21℃室温超导新材料”成果,来自美国罗彻斯特大学Ranga Dias团队。接下来具体说说
编辑:编辑部
前几日,两篇室温超导的论文在arXiv上先后发出,震惊了全世界。
而现在,据说中科院物理所已成功复现韩国的室温超导体?
从昨天下午,这个消息开始从网上传出后,网友们立马沸腾了,激动地奔走相告。
根据网友爆料,中科院物理所已制备好样品,可以确定磁化率与韩国团队发布的文章一致。
来源:豆拌姜
不过暂未观察到悬浮现象,或许是由纯度问题导致,现在团队在卯足了劲加班加点提高样品纯度。
来源:胡希伟_HUST
目前,中科院物理所对此已经进行了辟谣,表示目前还没有相关实验的消息,请大家以公开发布的论文为准。
现在,全世界都在激动地等待。
LK-99最快3天就能制造出来,如果三天内没有被证伪,韩国团队发现的室温超导很可能就是正确的!
看起来越来越真了?
同时,有越来越多人发现了第三篇已在韩国通过同行评审的论文,它用韩语写成,里面提出的室温超导体临界温度是97度,而不是127度。
测量结果也和专家们预想的更加一致,图像清晰地显示了材料的比热不连续性,和其他主要变化。
网友直呼:「这太让人震惊了,也让我困惑,毕竟以前别人的造假让我心碎过。」
而此前岌岌无名的韩国团队如今已然成为举世瞩目的明星,MIT的专家昨天已经飞到韩国,与团队展开合作。
一名物理学家也表示,自己MIT的同事、超导界大牛确认:「我正在和韩国团队在一起复现实验。」
这位MIT专家表示:我知道有很多实验室正在复现结果,我可以发誓,只要有正确的实验器材和炉子,结果很快就会出来。
当然,不建议业余爱好者在自家**做实验,这太危险了。
复现很「简单」,各大实验室都在冲了!
总之,韩国团队关于室温超导的论文发表后,学材料的和不学材料的都震惊了。
解锁科技树,迎接超导体宇宙——任何A和B的组合会有不同的属性和用途
合成室温超导的材料如此常见,铜、磷、铅都是可以大规模量产的矿物和原料。
如果论文结果为真,人类将在有生之年进入超导时代,进入石器、青铜、铁器、蒸汽机、电气信息之后的新纪元。
网上已经有无数实验室摩拳擦掌,准备不眠不休冲一波了!
韩国团队的靠前篇论文被大规模传开是在27日早晨,算一算时间,过不了几天,结果马上就能见分晓。
国内这边,论文刚一发布,各大实验室纷纷连夜做起了实验。
来源:半导体与物理
据传,一些组已经有了初步的结果,但没能复现超导性。
来源:amita
与此同时,国外也有不少研究人员和爱好者们也加入了复现的行列。
工程师「Andrew McCalip」已经收到他的设备,并且开始了靠前次PbO+PbSO4的热合成。
据称,Cu3P的制作需要大概需要2-3天的时间。
备选方案 #2,从波兰进口Cu3P。
备选方案 #3,与供应商谈判更大批量的99.99% Cu3P
不过,他们靠前次得出的结果似乎和论文不太一样。
对此,该团队猜测,或许这是一个「复制粘贴」失误?
同样跃跃欲试的网友,也已经下单购买原料准备和朋友们一起烧一烧LK-99了。
但在此前一直关注LK-99的网友Alex Kaplan,却带来了一个不太好的消息:
这是个坏消息,我越来越相信LK-99只是抗磁性的,而不是超导的。它与现有抗磁材料的数据非常吻合。
毕竟,制备LK-99的流程也极其简单,只需三步:
来源:「暗中观察」
整个实验中,*高端的设备就是能加热到925℃的炉子和一个真空密闭管。
朴素的设备,简单的流程,都用不上大学实验室,在初高中的实验室中就可以制备出室温超导材料。
这步骤、这流程,让小编想起把大象关进冰箱三步走的段子。
怪不得网友们看到LK-99的诞生过程不由得惊呼:这是和胶带撕出石墨烯一样的「手搓超导」了。
来源:新智元读者留言
听起来像是个炼金术士?
没错,就是纯纯的炼金术士。
同时,「Ate-a-Pi」表示,找到室温超导体需要的技术非常简单,只是个技能问题。只要一名化学家在19年内做1000次实验,总能手搓出来,任何人都能做到。
众说纷纭
当然,对于室温超导这样足以改变人类历史的大发现,材料学领域的大牛是不可能坐视不理的。
7月22日论文在arXiv上发布,两三天后引发了世界范围内海啸式的讨论。
连就OpenAI CEO Altman都跳出来发表了自己的看法,说他非常想相信LK-99的真实性。
毕竟,人工智能消耗电力将随着算力的增长将达到一个恐怖的天文数字,而室温超导将为人工智能的进步加上火箭助推器!
7月26日,Derek Lowe博士在Science上发表了一篇评论文章。
Derek Lowe表示,LK-99是一个开创性的发现,很可能会改变世界。论文作者提供的LK-99具有超导性的机制和证据之间符合逻辑,其简单的合成方法也能让全球实验室很快复现出这一结果。
如果LK-99的超导性得到确认,它可能对各种行业和技术产生巨大影响,如电力发电、传输、储存、天线、磁体应用和电动机等。
Derek Lowe在最后表示:在实验结果复现和进一步验证之前,要保持谨慎的态度,再合理地评价LK-99的影响。
然而,来自牛津大学的教授认为现有的证据不足以证明室温超导。
教授Susannah Speller和教授Chris Grovenor认为这些报道中提供的数据尽管显示了该材料的电阻率有明显下降,与超导性相符。
但他们认为还应该观察到材料的磁化率变化和特定热容,而这两个特征在数据中并未明显展现。
因此,LK-99的超导性还不能就这样盖棺定论。
同时,来自韩国国内的教授也对Lee和Kim再论文中提到的LK-99超导性提出了质疑。
成均馆大学材料科学与工程系教授元秉木表示:从科学的角度来看,由于整个论文尚未完成,研究的真实性确实受到质疑。
对此,Lee的研究团队表示,未来将会用充足的数据进行验证。
完成导师临终遗愿,在实验室埋头苦干20年
室温超导的圣杯,现在很大概率是首先被韩国科学家摘下了。
事情刚曝出时,还有颇多质疑的声音:这座圣杯怎么可能被一个岌岌无名的韩国团队轻易拿下呢?
英伟达首席科学家Jim Fan评价:这简直是「学术圈豪华体验套餐」——发现的兴奋,成果被窃取的恐惧,arXiv的肾上腺素激增,作者身份的戏剧性和复制的噩梦。看起来最drama的,或许就是最真的
但随着深入了解,我们可以看到,这两篇论文背后,是一个长达几十年在实验室辛勤耕耘的故事。
昨天,推友「Ate-a-Pi」发表数条推文,详细解释了此次同一研究却在arXiv上同日里先后发表两篇论文背后的复杂隐情。
简单概括,就是两个无名无姓的底层科研打工人,多年来一直在埋头研究室温超导,为了获得科研资助,不得不接受学术大佬A的空降。随后,为了文章顺利发表,又吸纳进了学术大佬B。
今年,斯里兰卡科学家Ranga Dias在美国学术圈闹出大动静,但随后撤稿。
趁此时机,两位底层科研打工人害怕学术成果被窃取,希望尽快发表,但大佬B认为论文还需改进。
大佬A自作主张,在7月22日选择把论文发上arXiv,只署了自己和两位小白打工人的名字。
大佬B震怒,在2.5小时后,也在arXiv上发表了论文更详尽的一个版本(署名6人,不带大佬A)。
就在我们发文后,「Ate-a-Pi」又对于韩国团队的成员曝出了更多的内幕故事,个中缘由,颇让人感慨。
为什么研究来自一个无名实验室?朋友,如果你是一个地位低下、为公司或公立研究机构工作的韩国博士,你就别无选择
两篇论文的一作和二作Lee和Kim,是高丽大学化学系主任TS Chair的**。
在1994年,TS Chair就提出了室温超导理论。Lee接过了导师的衣钵,在1995年发表了硕士论文《ISB理论对于超导性的解释》。
1996年,Lee认识了实验化学家、合成专家Kim。两人在1999年发现了超导材料的痕迹。
2004年,Lee取得了博士学位,经过9年的艰苦奋斗,论文《新型聚合物超导体的理论提出和合成》终于发表。同年,Kim取得博士学位。
网友对此锐评道:在科学和工程领域花9年时间拿到博士学位,还是比较罕见的
然而两人相当清苦。为谋生计,Kim入职一家电池材料公司,Lee成为兼职教授。
2008年,Lee成立了Q Center,从事超导研究,同时也为大型财阀提供咨询服务。
期间,TS Chair过世了,他临终的遗愿,就是**们能够找到室温超导体,并且证明他的理论。
2017年,Lee和Kim有了足够的成果,筹集到了资金,终于走上了上坡路。 物理学教授YH Kwon于2018年初加入该团队,担任CTO。
到2019年,他们已经确认得到了一个室温超导体,并在韩国申请了「生产低电阻陶瓷化合物」专利。
2020年疫情期间,工作暂停下来。最终,他们成功分离出了室温超导体晶体,并分析出结果。
团队向Nature提交了论文,但是由于Ranga Dias的争议闹出的风波,论文被拒了。Nature提出要求:论文需要先在韩国本地发表,并且获得同行评审。
这哥们害人不浅啊
为了获得帮助,他们从美国请来的学术大牛HT Kim。
网友们已经发现了这篇于今年4月发表于「Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology」的室温超导体论文,它已通过同行评审,测量结果要更详尽
2023年3月,团队为室温超导体申请了国际专利。就在同一时间,Ranga Dias宣称制造出室温超导体,轰动物理学界。
所以,谁又会相信一个韩国团队呢?
在LinkdIn上,JH Kim对于Ranga Dias的撤稿事件评论道:「苦乐参半,我希望他的发现是真的」
而在6位作者合著的论文中,他们十分详细地列出了大家的贡献份额。
如此清晰地列出每个人的贡献,还是比较少见的。
看来,早在几年前,几人就提前预测到,这个诺奖是不好分了。
参考资料:
https://twitter.com/8teAPi/status/1684586672917565443
https://www.reddit.com/r/singularity/comments/15bfhq7/there_is_a_third_lk99_paper_with_much_better/
7 月 23 日,一支韩国的科研团队在预印本网站 arXiv 上传了两篇论文,宣称其实现了临界温度超过 400K(约127℃)常压常温超导。
消息一出,众声喧哗,各国科研团队纷纷加入了这场「手搓」常压常温超导实验的复现。
历经几次复现实验的「仰卧起坐」,华中科技大学材料学院博士后武浩、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,该晶体悬浮的角度比韩国科研团队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。
研究人员用一个小型磁铁在样品下方移动,观察样品是否有磁悬浮的现象。实验结果显示,样品在磁铁的两极下都出现相斥的现象。
截稿前,该视频在 B 站的播放量达到了 710 万,且还在源源不断地增加,四大天坑专业命运的齿轮似乎将再次转动。
事实上自韩国团队发表该论文以来,由于实验结论令人震惊,不少研究学者靠前时间对此提出质疑。
牛津材料科学教授 Susannah Speller 表示:「目前还为时过早,我们还没有得到这些样本超导性的有力证据。」
美国阿贡国家实验室理论物理学家 Michael Norman 尖锐批评道:「他们做实验的方式更像是业余爱好者。」
南京大学闻海虎教授在采访中也委婉称:「目前没有强烈的证据表明这是常温常压超导材料,想要验证真假还需等待科研团队的实验结果才能判断。」
▲ LK-99
与常规超导不同,常压常温超导需要符合几个条件。简单点理解就是高温(能够在室温下就能超导)、稳定(常规大气压力下保持超导状态,不受外部条件影响而失去超导性)和容易制造(通过普通的方法制造,而不需要使用特殊的设备或条件)。
有意思的是,各国科研团队下场的复现结果也不尽相同。
北京航空航天大学的科研团队采用电阻测试法来验证样品的超导性。结果显示,尽管他们合成的样品与此前韩国团队公布的 LK-99 在化学式上完全一致,但他们没有观察到该样品存在明显的超导现象,甚至存在了类似半导体的特性。
东南大学教授孙悦在 B 站「科学调查局」频道公布了在常压常温下复现超导实验的全流程,结果显示样品具备微弱的抗磁性,但并无超导磁悬浮现象。
另一部分科研团队虽然宣称复现了 LK-99 的抗磁性,但「抗磁性」只是超导体材料的必要非充分条件,换言之,超导体材料都有「抗磁性」,但有「抗磁性」的不一定是超导体,完美实现常压常温下的零电阻性也是值得关注的焦点之一。
▲ 实现磁悬浮的超导体
如上文所说,华中科技大学常海欣教授团队虽然首次验证合成了可实现磁悬浮的 LK-99 晶体,但是超导性和通量量子化还有待验证。
不过,也有研究团队认为 LK-99 有可能是超导体。
美国劳伦斯伯克利国家实验室通过计算机模拟的方法对 LK-99 的理论机制进行了验证,认为 LK-99 有可能在室温环境压力成为超导体。
计算机模拟的结果显示,在铜原子替换磷灰石材料中的部分铅原子后,铜的电子能量状态会变成平坦、窄的带状分布,科学家认为这是实现高温超导的一个重要信号。科研团队也发现,计算结果中显示铜质参杂的磷灰石具备很多有利于产生超导的条件,因此认为其结果具备研究前途。
面对种种质疑,韩国科研团队第二篇论文的第三作者 Hyun-Tak Kim 此前在接受《每日经济新闻》的采访时表示,他的团队此前发现了论文中的一个错误,现在已经被修改。他补充道:「制造的 LK-99 常压常温超导材料或许可以在一个月之内被复制。」
还有消息称,韩国科研团队可能因为内讧矛盾而隐藏了关键工艺,所以才导致目前复现实验的样品超导含量相对没有那么高。
眼尖的网友在一篇论文《无限层结构的高Tc氧化物超导体》中扒出了疑似被韩国团队隐藏的退火冷却细节。
其分析指出,稳定的内部高压才能使内部的电子有序快速移动,这是超导的必要环境。
在数不胜数的实验中,韩国科研团队成员 Kim 偶然间发现,当装有样品的石英管在从熔炉中取出后的某一瞬间产生裂缝,此时氧气得以被引入时,才能稳定制备出带有超导性的成品。
目前与 LK-99 有关的消息层出不穷,LK-99 到底是不是解锁人类科技的钥匙,还需要更多的时间去做缜密的论证,所以请不要过分紧张,明天一觉醒来还不会有人飞出银河系。
不可否认的是,常压常温超导材料一旦面世,则将意义深远,不亚于迎来新一轮的工业**。
例如,在能源领域,常压常温超导材料的应用可以改善电力输送网络的效率,推动超导发电机和风力涡轮机等可再生装置得到更高效的运行,减少能源损失;
在交通领域,超导材料的零电阻特性可以用于高效的磁悬浮列车系统,从而实现更快速、更节能的交通方式;
▲ 中国科学院全超导托卡马克核融合实验装置
在医疗和科学研究领域,常温常压超导的应用还可能推动磁共振成像(MRI)和其他医学成像技术的发展,以及用于科学研究的先进磁体和探测器的制造;
如果我们脑洞再大一点的话,超导特性还将会颠覆既有的产品设计与材料/技术采用,不再需要散热系统、光纤/高阶 CCL 被取代等等,这时即使是小如 iPhone 的手机设备,也能拥有与量子电脑匹敌的运算能力。
但在此之前,你真的了解超导是什么吗?
1911 年,科学家昂尼斯把稀有气体氦气降到了 4.2K(约 -270°C)的低温,让氦气液化,再用液氦去处理金属汞,这时候昂尼斯测量汞的电阻发现,金属汞的电阻随着温度下降逐渐变小,然后突然消失,变为了 0,成为了一种超级导电材料,后来人们就把这种现象称之为超导。
▲ 科学家昂尼斯
这是每个接受过九年义务教育的人都听过的物理学历史。每一个物理老师在讲到超导这一章时眼里都散发着光,像传教士一样把超导的意义和实现室温超导后的美好未来描绘给学生,让超导的故事代代相传。
从某种意义上来说,超导具备了一个童话故事所必备要素,即超常的反现实情节和几近夸张的描写—— 0 电阻与常理相违背,超级苛刻的制备条件又增添了神秘色彩,更不用说超导实现后会给人们带来真真切切的影响。
这些种种因素叠加在一起,让超导成了最容易破圈的前沿物理概念之一,它的传播阻力比希格斯玻色子、引力波、暗物质等「生僻」名词低得多。不过,当我们要讨论到底什么是超导,超导的原理是什么,可能就触及到大部分人的知识盲区了。
要回答这个问题,我们得先搞清楚电阻是怎么产生的。
以金属为例,金属内部有带有正电的晶格,外层则是随意移动的电子,当我们外加电场了之后,自由电子移动的过程就形成了电流。
在这个过程中,一些自由电子有可能撞到晶格上,把一部分的能量传递给了晶格,晶格再震动产生热量,这便是电阻发热的整个过程。
在昂尼斯发现超导现象之前,科学界对影响电阻的因素争论不休,科学家马西森认为当导体的温度降到足够低时,晶格的振动会减弱,电阻会下降但不会降至 0,另一位科学家开尔文认为当温度下降的时候电阻会先降低,然后到某一温度电阻又升高,因为温度太低时电子也被「冻住」了移动受限。
科学家杜瓦则认为,随着温度的下降,电阻会逐渐的降为 0,最终昂尼斯的实验证明杜瓦的观点是正确的。
事实上,仅是为了研究超导体是否真的电阻降为了 0,还是电阻很小导致仪器测不出来的问题,科学家们就做了大量的实验研究来论证,我们不再赘述。
这里想要强调的是,虽然超导现象很容易理解,但经历了上百年的超导研究本身是一项非常严谨且深奥的学术工作,如果在没有足够论证材料的前提下妄下结论,甚至借题发挥,只会让「超导」一词成为像红外、量子等被民科过度消费的学术名词。
1933 年,科学家迈斯纳发现了超导体的另一个重要现象:超导体完全抗磁,又可以称之为迈斯纳效应。
普通物体放置在磁场内,可以被磁场穿通过去,但把超导体放在磁场内会发现, 磁场会被完全隔绝(I 类超导体)或部分隔绝(II 类超导体)在外面,有着很强的抗磁性。
有理论解释这是因为超导体内部会产生电流,从而形成一个磁场与外部磁场抵消了,因此可以实现抗磁性。
▲ 这是一片热解石墨材料
值得注意的是,抗磁性并非超导体特有的特性,像热解石墨等材料也会出现抗磁性,因此要验证超导体材料最严谨的方式还是测量材料电阻。
1957 年,三位科学家 Bardeen、Cooper 和 Schrieffer 提出了著名的 BCS 理论解释超导现象。
BCS 理论认为,在低温下,材料中存在着电子之间的相互吸引力,而这种吸引力会导致电子形成一种特殊的配对状态,被称为 Cooper 对。
在正常条件下,电子之间会相互碰撞,导致电阻。但在超导态下,这些电子抱团形成的 Cooper 对不会像单个电子那样随机运动,而是以一种集体的方式协同运动。
这时候 Cooper 对可以成团地在晶格之间穿梭,不会受到晶格的干扰,这就是为什么超导体在低温下能够无阻碍地传导电流。
超导现象得到解释后,科学界在 1980 年代开始了「超导竞赛」,超导体的临界温度从 40K 提升到了 77K、90K 再到 125K(约 -148°C),再后来科学家们开始给材料加超高压,让材料可以在更高的温度进入超导态。
2018 年德国的研究团队制作的十氢化镧材料在 170 万倍大气压、250K(约-23°C)的条件下实现超导,这是目前最接近室温超导的材料。
和其他超导材料相比,LK-99 的晶体结构、制造方法和超导条件都是异乎寻常的,它值得科学界投入更多的精力去论证,我们也可以借着这一次风波对超导这种有趣的物理现象做一个简单的了解,这就够了。
它只是人类在钻木取火过程中突然出现一个小闪光,也许是火苗,也可能是钻太久了眼神恍惚。请警惕那些「今天实现磁悬浮,明天完成超导托卡马克核聚变,后天向猎户座进发」的鼓吹言论,要知道的是,LK-99 都还没通电呢。
丰色 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI
室温超导又双叒反转?
没错,就是今年3月 差点掀翻物理界 的“21℃室温超导新材料”成果,来自美国罗彻斯特大学Ranga Dias团队。
当时国内外很多团队都立刻尝试复现实验,却 均宣告失败 ,质疑声铺天盖地。
然而现在,美国国家科学院院士又发表论文称:
已初步复现结果 。
并指出,其他团队没有成功,是因为样本制备不当。
一时之间,目光又再次聚焦到了这项实验之上。
这次,来真的了?
这位院士名叫Russell Hemley,是国际高压领域著名专家。
他的团队的复现方法,是 基于Dias提供的材料 实现的。
即他们在Lu-N-H样品上进行了电阻测量,发现该材料在室温附近得到的Tc值以及对氮掺杂氢化镥的压力依赖性,和之前Dias的结果十分接近,也就是这一全新材料的确出现了室温超导现象。
与此同时,这项成果是基于另一组相同材料的实验在不同实验室同步进行、*测量的,似乎能够进一步证明其可信度。
实验详细过程也在文中揭露,如知乎网友@SACE总结,包括:
——是的,Hemley这篇论文还重点回应了 南大闻海虎 等团队之前的“证伪”实验。
文章表示:
成功合成超导材料强烈依赖于样品制备的详细信息,需要进一步研究和优化这些程序。
也就是说,大家都没能复现出来,是合成材料的方法跟原始Dias所用的方法不一样 (而他直接拿到了原始样品,才复现了实验) 。
除此之外,Hemley还讨论了为什么“合成方法不同就会导致样品发生变异,因而显示不出超导性”。
总之,这一材料的合成不仅严重依赖于材料结构 (包括氮杂质控制) ,还要全面考虑到化学计量和N-H空位的有序性等条件。
所以,美国院士这一复现实验能代表Dias反转成功吗?
各方观点不一。
知乎网友@笠道梓表示:
要想坚实证明室温超导,除了电阻数据,还有磁化率数据显示的 迈斯纳 (Meissner) 效应 才行。
但Hemley院士的复现只包含了前者。
这也是被很多人反复质疑的一个点。
另外,还有人指出,施加外磁场压制超导的实验数据和比热数据也没有呈现。
总之就是,只提供了一方面的单一数据,信服度还不够。
还有人质疑为什么Dias能提供给他原始样品。
这就要从俩人的 “特殊关系” 说起了。据了解,Hemley教授一直与Dias团队在超导材料研究方面有广泛合作,同时也是Dias的支持者。
因此,有人也表示,可不可以将样品再寄给别的团队再进行复现呢?
当然,也有网友称,“找自己人帮忙”其实可能也有Dias团队自己的考量。
支持的声音也并不缺乏,如知友@SACE就在通读论文后表示:
Hemley的实验有理有据,只要所用材料是真的, 室温超导的真实性其实可以算是上升了一大截的 。
现在就需要更多科学家对材料真伪进行研究。
值得一提的是, 环球科学已火速采访了南大闻海虎教授 ,他仍然有 3个质疑点 :
首先 是认为涉及电阻转变太突然、太陡了。违反了超导现象的基本认知。
其次 是文中显示的电极做得很糟糕,形状很不规范。
最后 是电阻掉一下不能代表超导,还需要其他更本征的性质,特别是磁性质。
所以基于这三点,闻海虎教授认为Hemley的复现还远谈不上反转。
所以,还得让子弹再飞一会儿,等待更多证明结果。
因此,也有网友担忧:
不会搞到最后大家就这个问题反复刷顶刊吧。。
论文地址:https://arxiv.org/abs/2306.06301
参考链接:https://www.zhihu.com/question/606341241
— 完 —
量子位 QbitAI · 头条号签约
以上就是室温超导复现成功了吗??的详细内容,希望通过阅读小编的文章之后能够有所收获!