據(jù)悉，LK-99的超導(dǎo)性源于輕微的體積收縮（0.48％）引起的微小結(jié)構(gòu)畸變，而不是溫度、壓力等外界因素。

那么這一體積收縮率0.48％是如何得到的呢？據(jù)悉，上圖是科學(xué)家將LK-99與QualX2.0軟件匹配的結(jié)果，并使用VESTA軟件的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證，VESTA軟件使用結(jié)晶學(xué)開放數(shù)據(jù)庫(kù)來執(zhí)行搜索匹配操作，說明LK-99是多晶的。

主峰與鉛磷灰石結(jié)構(gòu)很好地匹配，并且還顯示出少量的Cu2S雜質(zhì)。原始鉛磷灰石的晶系為六方晶系（P63/m,176 ），晶胞參數(shù)a＝9.865，c＝7.431。然而，與鉛磷灰石相比，LK-99顯示出輕微的收縮，參數(shù)a＝9.843，c＝7.428，因此得出LK-99的體積縮減率為0.48％。

此外，論文中還引述了在臨界溫度（Tc）、零電阻率、臨界電流（Ic）、臨界磁場(chǎng)（Hc）和邁斯納效應(yīng)下，都可以證明LK－99的超導(dǎo)性。

圖1（a） 顯示了不同溫度（298K－398K）下的測(cè)量電壓與施加電流；圖1（b） 為L(zhǎng)K－99薄膜的零電阻率；圖1（c） 顯示了外加電流對(duì)外加磁場(chǎng)（H）的依賴關(guān)系；圖1（e）和（f）中，顯示了在400K和3000Oe以上的情況下，臨界電流值仍未為零（7 mA）

可以看到，LK-99具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一個(gè)被絕緣四面體結(jié)構(gòu)包圍的圓柱形柱。據(jù)悉，研究人員通過收縮材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。論文中進(jìn)一步介紹到，這種體積收縮是用銅離子取代了引起的應(yīng)力傳遞到圓柱體列的鉛離子，導(dǎo)致圓柱界面的變形，這在界面中產(chǎn)生超導(dǎo)量子阱。

超導(dǎo)量子阱是一種人工制備的薄膜納米結(jié)構(gòu)，它利用量子約束效應(yīng)產(chǎn)生量子化的能級(jí)，從而提高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度。然后研究人員通過熱容實(shí)驗(yàn)，也就是在389K（約125℃）下進(jìn)行試驗(yàn)，出現(xiàn)了電壓等于0的情況，由此認(rèn)為在這一條件下電阻等于0，確認(rèn)LK-99具備室溫常壓超導(dǎo)能力。

除了各項(xiàng)理論依據(jù)以外，作者還上傳了一段視頻，記錄下了材料在磁鐵上懸浮的情況：

上一個(gè)被打臉的是美國(guó)

實(shí)際上，關(guān)于室溫超導(dǎo)的話題在今年3月就掀起過一陣波瀾，美國(guó)羅切斯特大學(xué)的物理學(xué)家Ranga Dias聲稱自己在21℃條件下實(shí)現(xiàn)了室溫超導(dǎo)，由氫（99％）、氮（1％）和純镥制成的材料LNH在21°C、1GPa條件下就實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)狀態(tài)。

美國(guó)羅切斯特大學(xué)研究出來的這種超導(dǎo)體由氫、氮和钚組成，材料是在金剛石壓砧中創(chuàng)造出來的。

在約21攝氏度的溫度條件下，這種材料似乎失去了任何對(duì)電流的阻力。不過，實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)仍然需要10千巴的壓力，這大約是大氣層壓力的1萬倍。但是，相比于室溫超導(dǎo)體通常所需的數(shù)百萬個(gè)大氣壓，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期。如果這項(xiàng)研究的結(jié)果得到證實(shí)，這將使這種材料更有希望應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)世界。

雖然論文發(fā)表之初讓業(yè)界震驚了好一會(huì)兒，但人們發(fā)現(xiàn)Ranga Dias的研究團(tuán)隊(duì)在2020年10月發(fā)表了一篇類似的論文，而上一篇論文備受爭(zhēng)議的原因在于，實(shí)驗(yàn)結(jié)果一直未能被同行成功復(fù)現(xiàn)，編輯認(rèn)為其數(shù)據(jù)處理中存在違規(guī)行為，因此最終導(dǎo)致《自然》雜志撤稿。

對(duì)比上次“鬧劇”，這次實(shí)驗(yàn)中Ranga Dias團(tuán)隊(duì)的數(shù)據(jù)更漂亮，可在約1萬個(gè)大氣壓下、21℃室溫中實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。

但有人對(duì)其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出質(zhì)疑，認(rèn)為原始數(shù)據(jù)根本不支持判定樣品實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)電性，而論文中采用的電阻數(shù)據(jù)是依靠不合理地剔除了某一曲線才得到的“超導(dǎo)相變”；另一有關(guān)數(shù)據(jù)也是采用了此前被撤稿論文的相同方法——扣除了一個(gè)奇怪的背景，而且這個(gè)背景在相同樣品的不同測(cè)量下還差異極大。

隨后有南京大學(xué)聞海虎團(tuán)隊(duì)等多個(gè)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)火速開展驗(yàn)證并公開發(fā)布結(jié)果，發(fā)現(xiàn)使用類似的镥氮?dú)洳牧希鋽?shù)據(jù)與迪亞斯團(tuán)隊(duì)的論文相去甚遠(yuǎn)，無一例外地給出了否定的結(jié)論。換句話說，上一次轟動(dòng)全球物理界的室溫超導(dǎo)大新聞，并沒能經(jīng)受住同行的考驗(yàn)。

室溫超導(dǎo)引發(fā)第四次工業(yè)革命？

眾所周知，超導(dǎo)體又稱為超導(dǎo)材料，指在某一溫度下，電阻為零的導(dǎo)體。超導(dǎo)體不僅具有零電阻的特性，另一個(gè)重要特征是完全抗磁性。

人類最初發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體是在1911年，這一年荷蘭科學(xué)家海克·卡末林·昂內(nèi)斯（Heike Kamerlingh Onnes）等人發(fā)現(xiàn)，汞在極低的溫度下，其電阻消失，呈超導(dǎo)狀態(tài)。

此后超導(dǎo)體的研究日趨深入，一方面，多種具有實(shí)用潛力的超導(dǎo)材料被發(fā)現(xiàn)，另一方面，對(duì)超導(dǎo)機(jī)理的研究也有一定進(jìn)展。

人們?yōu)槭裁葱枰瑢?dǎo)材料？

首先，常壓室溫超導(dǎo)材料將極大地提高電力傳輸?shù)男省鹘y(tǒng)的超導(dǎo)體需要在極低的溫度下才能工作，這使得其在實(shí)際應(yīng)用中的局限性很大。而常壓室溫超導(dǎo)材料則可以在更廣泛的溫度范圍內(nèi)工作，從而大大提高電力傳輸設(shè)備的效率。

其次，常壓室溫超導(dǎo)材料有望推動(dòng)可再生能源的發(fā)展。在太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源中，能量的轉(zhuǎn)化效率受到電網(wǎng)傳輸損耗的影響。如果有了常壓室溫超導(dǎo)材料，我們就可以使用更高效的電力傳輸設(shè)備來接收和儲(chǔ)存這些能源，從而進(jìn)一步提高可再生能源的利用率。

常壓室溫超導(dǎo)材料能夠?qū)崿F(xiàn)無電阻傳輸，從而提高能源傳輸?shù)男剩瑴p少能源損耗。此外，常壓室溫超導(dǎo)材料還可以用于制造更高效、更精準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)成像設(shè)備，如磁共振成像。同時(shí)，常壓室溫超導(dǎo)材料也可以用于制造更快、更高效的磁懸浮列車，提高交通運(yùn)輸?shù)乃俣群湍茉葱省?/p>

此外，常壓室溫超導(dǎo)材料的實(shí)現(xiàn)還將為科學(xué)研究提供巨大的推動(dòng)力，促進(jìn)更高能量粒子加速器、更強(qiáng)大的磁場(chǎng)、更高效的能源儲(chǔ)存等領(lǐng)域的研究。常壓室溫超導(dǎo)材料的實(shí)現(xiàn)還將用于制造高速、高密度的超導(dǎo)存儲(chǔ)器和超導(dǎo)邏輯電路，提高計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)中心的性能和效率。

不僅如此，常壓室溫超導(dǎo)材料還可以用于量子計(jì)算和量子通信領(lǐng)域，推動(dòng)量子技術(shù)的發(fā)展。

總之，常壓室溫超導(dǎo)材料作為未來發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)潛力，可能會(huì)對(duì)能源傳輸和磁懸浮技術(shù)等領(lǐng)域帶來革命性的變革，但它是否能夠被稱為“第四次工業(yè)革命”，還需要進(jìn)一步的研究和開發(fā)才能實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用。

目前室溫超導(dǎo)的研究進(jìn)展還處于初級(jí)階段，但科學(xué)家們已經(jīng)取得了一些重要的突破。總的來說，常壓室溫超導(dǎo)材料的研發(fā)是物理學(xué)和工程學(xué)領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)，也是一項(xiàng)具有巨大潛力的研究領(lǐng)域。隨著科技的不斷進(jìn)步，我們期待著這一天的到來。

04.

未來室溫超導(dǎo)體在磁懸浮列車研究上更有研究?jī)r(jià)值

西南交通大學(xué)教授鄧自剛表示，現(xiàn)在是用低溫條件換取超導(dǎo)，目前發(fā)現(xiàn)的室溫超導(dǎo)體是用高壓條件換取超導(dǎo)，如果未來能發(fā)現(xiàn)在大氣環(huán)境下工作的室溫超導(dǎo)材料，將會(huì)進(jìn)一步提升磁浮列車研究的應(yīng)用價(jià)值。

不過，由于之前室溫超導(dǎo)領(lǐng)域的鬧劇太多，這回業(yè)界對(duì)此也抱有半信半疑的態(tài)度。

此次韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)成功地開發(fā)出可在實(shí)際條件下使用的超導(dǎo)體，這是室溫超導(dǎo)體研究領(lǐng)域的重大進(jìn)展，有望改變超導(dǎo)材料在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域的前景。如果這項(xiàng)研究的結(jié)果得到證實(shí)，將會(huì)是人類科技發(fā)展的重大突破。也可以直接預(yù)定今年的諾貝爾獎(jiǎng)了。但在復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)之前，誰也不敢妄下定論，所以這究竟是人類文明發(fā)展史上的一大步，還是又一次烏龍事故呢？還是讓子彈再飛一會(huì)兒吧……