LK-99室溫超導體 美中認證理論及抗磁性

2023年8月2日

▲LK-99室溫超導體復現成果，美認證理論可行，中國證實具抗磁性
繼韓國科學家宣布發現合成室溫常壓超導體的方法後，全球各地實驗室正掀起複製競賽，美國、中國、法國、印度、荷蘭等國都陸續傳出失敗與成功結果。目前已有一些團隊證實LK-99材料具抗磁性，但是否具超導性還有待進一步分析驗證。
超導體是指在特定溫度以下呈現電阻為零的導體，此時電流無耗損流動，如果未來電纜能以超導材料製造，全球輸配電系統用電量將節省約7%。但傳統實現超導體的辦法僅限於低溫或高壓環境，因此發現室溫常壓超導體絕對是項重大突破。
最近，南韓科學家Sukbae Lee、Ji-Hoon Kim、Young-Wan Kwon宣布找到命名為LK-99的超導材料，引起世界各國實驗室複製熱潮，目前已知有中國、美國科學家分別以實驗、電腦模擬驗證LK-99材料部份特性。
▲華中科技大學團隊
今年8月1日，由中國華中科技大學常海欣教授指導的團隊在bilibili網站發布一段影片，成功驗證可以合成出展現磁懸浮的LK-99晶體，且懸浮角度比韓國團隊的樣品還大，僅一天播放次數便超過600萬次。
雖然華中科技大學團隊的LK-99樣品只有一個小黑點大，但據工程師Andrew Cote解釋，該樣品無論靠近磁鐵哪一極都會半懸浮，假如它只是單純的磁性材料，那它應該會被磁鐵的其中一個極性吸引、另一個極性排斥，但抗磁性材料於磁鐵任一方向下都會相斥。
不過影片拍得有點陽春，外界無法從影片內容確定下方靠近樣品的強磁鐵有否如實翻轉，且樣品實驗測量值也尚未公布，簡單說，該影片可能只是率先驗證一必要性條件，即材料從一般狀態相變至超導態過程中排斥磁場的邁斯納效應（Meissner effect）。
但抗磁性不等於超導性，它只是超導體其中一種特性，我們還必須看到材料的零電阻數據再來準備香檳，目前看來距離零電阻完全懸浮還有段距離，也不能證實實驗結果與超導有關，但或許方向沒錯，只要能突破 0到1的束縛，後續從1到100的研究方向與進展就有機會高速起飛。
一些人認為，LK-99保底是新抗磁性材料（不過目前抗磁性材料已經很多了），再幸運一點是製造成本超低的新抗磁材料，幸運值點滿則是打開室溫超導大門。
▲勞倫斯柏克萊國家實驗室
勞倫斯柏克萊國家實驗室（LBNL）物理學家Sin´ead M. Griffin也於8月1日在《Arxiv》網站發表論文，利用超級電腦模擬的結果顯示，LK-99材料中可用的電子傳導路徑只要處於適當條件與位置，理論上就確實具室溫常壓超導特性，不過這些路徑僅在銅原子滲透到晶格中不太可能的位置、或更高能量點位才能形成，意味合出LK-99超導材料的機率根本萬中選一。
但整體而言，該消息對支持LK-99材料來說已經相當樂觀，儘管過程尚不完美，至少看起來正朝著正確方向邁出第一步，比如我們可能不以傳統認知的BCS機制實現超導，而是靠著改善晶體結構產生內應力的方式實現。
除了上述科學家，美國阿貢國家實驗室也正在合成材料，中國曲阜師範大學高壓科研團隊、中國科學技術大學團隊則已發表LK-99材料的初步復現結果，兩者皆表明LK-99材料部分顆粒有抗磁性，展現半懸浮，但曲阜師範大學團隊隨後測量電阻發現樣品具高電阻率，可能是雜質太多。
中國北京航空航天大學、東南大學初步復現結果則未觀察到任何懸浮或抗磁性，認為材料本身表現更類似半導體行為。
目前這些驗證都尚未得出明確結論，只能說全球正熱切等待各實驗室對原始研究的進一步分析。
▲韓國團隊自身意見不一
不過有點尷尬的是，論文作者Sukbae Lee在接受《韓聯社》電採時直言，該論文還不是篇完整論文，甚至存在諸多缺陷，事實上也未打算於近日發表，是Young-Wan Kwon未經其他作者許可就擅自發表。
其他作者目前已提請一家國際期刊對論文進行審閱，將在通過正式同行評審後重新發表。

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