近期韓國的一個研究小組發(fā)表了一篇論文，宣稱實現(xiàn)了臨界溫度超過400K（126.85℃）的常壓室溫超導(dǎo)，文中將這種“超導(dǎo)材料”稱為LK-99。
這一論文一經(jīng)發(fā)布就在業(yè)內(nèi)外引發(fā)了熱烈討論，畢竟一般來說，“超導(dǎo)”的條件一般十分苛刻。比如一些材料需要把環(huán)境溫度降低到零下一百多度才能表現(xiàn)出超導(dǎo)的特性。這就大大限制了這些“超導(dǎo)”材料的應(yīng)用，畢竟零下一百多度的環(huán)境可不是隨便就能提供的。因此就目前的研究來說，“超導(dǎo)”常有，而“常壓室溫超導(dǎo)”不常有。那么我們該如何科學(xué)吃瓜這次的“室溫超導(dǎo)”呢？
什么是超導(dǎo)？
(資料圖)
1911年，荷蘭萊頓大學(xué)昂內(nèi)斯(H. Kamerlingh Onnes)在實驗中得到一個意外的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)汞在溫度降到4.2 K（零下268.95℃）時，其電阻突然降到測量不出的程度。之后他又多次實驗，最終發(fā)現(xiàn)有許多金屬和合金都具有類似的特性。于是昂內(nèi)斯就將這一神奇的現(xiàn)象命名為“超導(dǎo)”（超級導(dǎo)體）。
因此對于大多數(shù)人們來說，提起“超導(dǎo)”第一時間想到的往往就是其“零電阻性”。也就是在一定溫度下電阻為零，或者在實際測試中電阻足夠小（小于10-25 歐姆），就可以被認為是“超導(dǎo)”。
而超導(dǎo)的另一個基本性質(zhì)就是完全抗磁性（也就是邁斯納效應(yīng)），由于超導(dǎo)體在靠近磁場時會在其表面感應(yīng)出超導(dǎo)電流，這個超導(dǎo)電流會在超導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生一個與外磁場方向相反大小相等的磁場，兩磁場相互抵消，從而使其內(nèi)部總磁場為零。
因此對于一種疑似超導(dǎo)體的材料一般會測試電阻（或者電阻率）和磁化率，有些還會測試比熱等數(shù)據(jù)。
追尋更高溫度的超導(dǎo)
其實很多材料只要溫度降到足夠低，都會出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象。正如同最開始發(fā)現(xiàn)的汞在零下268.95℃時出現(xiàn)了超導(dǎo)現(xiàn)象。但如果走出實驗室環(huán)境，要大規(guī)模應(yīng)用一種“超導(dǎo)材料”，把溫度降到零下二百多度顯然是件很困難的事。因此科學(xué)家們一直在追尋更高臨界溫度（開始出現(xiàn)超導(dǎo)狀態(tài)的溫度）的超導(dǎo)材料。
這里首先需要說明一點，一般超導(dǎo)相關(guān)測試中使用的溫度單位是熱力學(xué)溫度單位開爾文，開爾文溫度常用符號K表示，其單位為開。這與我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫臏囟葐挝粩z氏度不同。
開爾文是以絕對零度作為計算起點，也就是說0K=-273.15℃。而一般室溫是指300K,也就是26.85℃。
在追尋更高臨界溫度超導(dǎo)材料的道路上，有這么幾道坎：
40K：打這往上基本就可以算是“高溫超導(dǎo)體”了，這個高溫是相對于一般材料的超導(dǎo)臨界溫度而言的。（40K這個數(shù)據(jù)來自BCS理論中的麥克米蘭極限）
77K：如果有一種超導(dǎo)體材料臨界溫度達到77K以上，那么它就可以“一定程度”上應(yīng)用到我們?nèi)粘５纳a(chǎn)、生活中了。因為77K是液氮的沸點，那么這些超導(dǎo)體材料就可以在液氮的冷卻下保持超導(dǎo)狀態(tài)。
例如南方電網(wǎng)在我國首條三相同軸超導(dǎo)電纜示范工程就使用了液氮制冷技術(shù)。超導(dǎo)電纜可以讓相關(guān)供電系統(tǒng)的體積更小、傳輸更多的能量、傳輸過程中的能量損耗也大大降低。
室溫（300K左右）：室溫環(huán)境下的超導(dǎo)往往是超導(dǎo)材料研究的理想目標。因為超導(dǎo)材料的臨界溫度處在室溫時，我們就不需要額外的制冷系統(tǒng)維持它的超導(dǎo)狀態(tài)，因此可以將其應(yīng)用到我們?nèi)粘Ｉ钪械姆椒矫婷?，比如?shù)碼產(chǎn)品、新能源汽車等領(lǐng)域。不過遺憾的是，目前很多“室溫超導(dǎo)材料”需要加壓才能保持超導(dǎo)狀態(tài)，例如LaH??，在170GPa（1.7億倍大氣壓）下臨界溫度可以達到250K（零下23.15℃）。不過這就帶來了另一個問題，就是加壓并不一定比液氮制冷便宜。因此這類“室溫超導(dǎo)體”往往也不太容易大氛圍應(yīng)用。
但如果真的發(fā)現(xiàn)了既不需要加壓也不需要降溫的“常壓室溫超導(dǎo)材料”，無疑能極大程度擴大超導(dǎo)材料的應(yīng)用范圍。
那么這回的常壓室溫超導(dǎo)是真的嗎？
在“超導(dǎo)”這個領(lǐng)域，因為各種原因鬧出來的烏龍其實不少。因此“實驗結(jié)果可復(fù)現(xiàn)”是一個非常重要的檢驗標準。也就是說如果只是韓國這個團隊測試出來這個實驗結(jié)果，不能說明什么問題。但如果其它科研團隊按照論文中的方法制備出LK-99，并且也測試出相同的結(jié)果。那么論文中結(jié)論的準確性就非常高了。
華中科技大學(xué)材料學(xué)院博士后武浩、博士生楊麗，在常海欣教授的指導(dǎo)下，成功首次驗證合成了可以磁懸浮的LK-99晶體，該晶體懸浮的角度比Sukbae Lee等人獲得的樣品磁懸浮角度更大。
從實驗現(xiàn)象上看，有些人覺得LK-99只是表現(xiàn)出“抗磁性”，有些人覺得已經(jīng)驗證了邁斯納效應(yīng)（完全抗磁）。不過嚴格來說這只能證明了LK-99“保底”是個抗磁性材料，是不是超導(dǎo)還有待進一步驗證。
中國科學(xué)院物理研究所、北京國家凝聚態(tài)物理實驗室發(fā)表了關(guān)于“LK-99”的論文。中科院物理所的論文復(fù)現(xiàn)了370K附近電阻跳變的現(xiàn)象，但沒有觀察到零電阻。并且提出這種類似“超導(dǎo)”的現(xiàn)象可能是硫化亞銅導(dǎo)致的。
結(jié)語
1、目前LK-99是否屬于“常壓室溫超導(dǎo)材料”尚待更多的實驗數(shù)據(jù)確認。
2、中科院物理所團隊發(fā)表的論文整體上傾向于認為韓國團隊的LK-99不是“超導(dǎo)”，并且給出了可信的理由。（硫化亞銅導(dǎo)致的結(jié)果）
3、出現(xiàn)“半懸浮現(xiàn)象”的并不一定是超導(dǎo)，也有可能只是“抗磁性”。
4、出現(xiàn)“電阻跳變”的并不一定是超導(dǎo)。
