LK-99室溫超導，見證歷史，激發萬萬億市場，還是又一輪烏龍？

近日， 韓國一個科學家團隊表示，他們發現了全球首個室溫常壓超導材料——改性鉛磷灰石晶體結構（下稱LK- 99，一種摻雜銅的鉛磷灰石）。該團隊興奮地指出，“所有證據都可以證明，LK-99是世界首個室溫常壓超導體。LK-99的誕生意味著室溫超導領域的重大突破，開啟了一個全新的歷史時代?！?/p>

不過， 該團隊的論文目前僅上傳到了預印本服務器arXiv，還不清楚該論文是否已提交給期刊進行同行評議。順便提一下這個arXiv，它并不是一個嚴格的學術機構，而是一個學術交流的平臺，只要你有相關機構的郵箱，你就可以在上面發表各類學術觀點，可以說就是民科的互聯網平臺。

(資料圖片僅供參考)

由于已有同題的研究被“推翻”的先例，這次的結果到底是不是烏龍，很多學術機構都在想辦法實驗復現。此前，美國羅切斯特大學的物理學家蘭加·迪亞斯（Ranga Dias）及其團隊在美國物理學會會議上宣布，他們已經創造出一種可以在室溫（room temperature）條件下實現超導的全新材料。消息發布后，在全球引起軒然大波。不過，由于該團隊在2020年10月發表的一篇同題論文受到質疑，最終導致《自然》雜志撤稿。

所以，這次韓國團隊的實驗結果，也必然需要接受全球專家們的嚴格驗證。中國各大學實驗室也進行了復現，華科大博士在B站上直播并發布了復現的過程，最開始沒有成功，但在后續第二輪材料中發現了極小顆粒的物質，具有韓國團隊實驗中的一些特性。

不過，從實驗人本身，以及目前知乎各大神的回復來看，實驗和中國各大學的復現僅僅是證明了材料的抗磁性，而并沒有證明材料的超導性，需要新一批的材料，測量電阻。

這里順便科普一下，知乎有專家提到，“超導”這個詞有誤導性，它不是指導體中最好的所謂超級導體。恰恰相反，超導往往是從差的導體，甚至絕緣體中，通過摻雜得到。金銀銅等自然界最好的良導體，都不超導，無論怎么摻雜或加壓。

而目前的超導特性，都是在極低溫以及高壓情況下獲得，成本非常高昂，無法復制使用。

當然，側面印證韓國實驗室也并非完全空穴來風。不過韓國實驗室的方程沒有配平，要證明進一步的驗證，還需要更多材料來實驗，于是，風傳中美俄各大實驗室都在燒制第N批材料中，甚至有人戲稱，這堪比古代煉丹。

同時，相關理論驗證也有了新的進展。美國勞倫斯伯克利國家實驗室(LBNL)進行的計算機模擬，從理論上支持了這種材料具有常溫超導能力的結論。不過，作者在論文中也提到，實際合成這種材料是有一定難度的。在國內，中國科學院沈陽材料科學國家實驗室也進行了計算。

研究人員從第一性原理出發，使用從頭算(ab initio)方法推算了LK-99的電子結構。

結果顯示，在費米能級附近，同樣有平坦帶的出現。不過，對于LK-99是否具有超導性能，該實驗室并未給出明確的結論。

但同樣在國內，北航的實驗卻給出了相反的答案：LK-99非但沒有室溫超導性能，反而表現出了半導體的特性。

再次強調一下目前的結論：僅靠這個視頻驗證邁森納效應是不足夠的，還需要更多的樣品和實驗。但應該是有一些希望的。

不管你信不信，反正股市是信了。

直接點說，如果有比較低成本的材料獲得室溫超導體，那么將改變很多行業，特別是和電應用的行業。這作用堪比奧本海默發明原子彈，圖靈制作計算機，屠呦呦提取青蒿素，大語言模型訓練出ChatGPT一樣。

全球經濟為何增長乏力，和全球政治格局有關，但也和底層科學已經很多年沒有突破有關。

而就在2022年末到2023年，已經有兩個突破讓人類看到了希望，一個是AI，一個就是這次的室溫超導。

第一個改變的是所有和電的傳輸。

超導體，簡單說就是它的電阻很小，導電過程中能量的損耗很低。常規導體導電過程中，電阻大就會發熱，隨著距離邊長，發熱就更多，損耗就更大，長距離傳輸電甚至損耗會達到50%，目前解決的辦法就是改變導線的面積，或者通過高壓輸電，所以我們常規見的遠程輸電，就是從發電區高壓輸出，到入戶時再降低電壓，才能使用，如果有了低成本的常溫超導，那么電阻幾乎沒了，就不用變壓器輸電了，這就可以節約很多成本和損耗。

第二個相關的是芯片。

CPU超頻，最大的問題就是散熱問題，但如果常溫超導，那么散熱問題就幾乎沒有了，芯片速度還可以提高，還可以再縮小。

第三個是磁懸浮運輸。

有了低成本的常溫超導，就可以維持強電流，而強電流可以產生強磁場，那么磁懸浮列車的制造成本將大幅下降，甚至磁懸浮電動車都可以造起來。

第四個是可控核聚變。

可控核聚變的實驗難度取決于維持上億度高溫，目前用的一個方法是創造一個超強磁場，是地球磁場的幾十萬倍，而目前的常用導體材料是達不到相應需要的電流承載的，而且對成本的影響是天壤之別。譬如，實現20特斯拉磁場，用傳統銅導線，不僅需要很大的面積，還需要2億瓦電，而目前最新的低溫超導只需要30瓦電，這一個小時就可以節約20萬度電，這給可控核聚變的研究突破帶來了可能。

第五個是類似核磁共振的醫療設備。

目前MRI核磁共振都是用的液氦+液氮冷卻的超導體，通過強電流產生強磁場，然后圖像才能看得更加清楚，而常溫超導就可以節約液氦液氮等冷卻液的費用，這可是一大筆成本，以后核磁共振設備會更加普及，而且也不會因為帶了金屬進去而被迫關機導致巨大損失。（MRI核磁共振設備磁場非常強大，一旦吸上去，就拿不下來，除非關機，但關機一次成本巨高。）

第六個是儲能。

電一旦輸入后，只要不超過臨界電流，就可以在超導線圈里永遠轉下去，對于電輸出時的損耗也可以幾乎忽略不計，這對未來電存儲，電運輸，電價都有深遠的影響。

第七個是超導量子計算機

這個作用就更大了，計算能力超強，如果配合上AI訓練，那很多AI應用就能實現了。

總之，從商業角度看，以上哪個應用不是萬億級別的體量。不過，目前室溫常壓超導還僅僅停留在理論階段，但只要接近常溫常壓，那節約的成本也是萬億計算的。對于這次的探索，我們還是抱著開放的態度去看，科學實驗嘛，都是大膽假設，小心求證。

這次韓國的實驗，還是中國的華科，中科大，北航等復現實驗，雖然不是正規的學術論文，但都通過互聯網發布，甚至通過了B站這樣的視頻平臺發布，未來的科學實驗發布可能會更加緊密的和互聯網，視頻直播等非傳統方式公布并傳播起來。

科學研究雖然需要靜下心來，但是發布成果卻是要搶先的，因為學術界也是只論第一，不看第二的。

總之，不管是當年的太空探索，核能，計算機等軍備競賽一樣，如今的人工智能，室溫超導已經誘發了新一輪的全球競賽，我們只是希望競賽結果能造福人類，縮小貧富差距，實現向更廣闊星辰大海的探索夢想。

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