今天小編分享的科技經驗：韓國“室溫超導”争議疑雲始末，歡迎閱讀。
低溫超導體現象過程展示（圖片來源：羅切斯特大學）
ChatGPT 大模型熱度剛剛下降，韓國、美國和中國的科學家們又因 " 室溫超導 " 技術話題激起了科技圈新一輪的争議與關注。
北京時間 8 月 1 日，美國勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）團隊在 arXiv 平台提交了一篇題為《銅取代磷酸鉛磷灰石中相關孤立平帶的起源》論文，利用超級計算機模拟發現銅取代磷灰石中的鉛時引起結構畸變，其結果支持一周前韓國科研團隊發現室溫超導體 LK-99 晶體的實驗成果，晶格參數與此前實驗結果相差 1%。
這是全球首個證實 " 常溫常壓超導體 " 理論可行的相關論文，為 " 室溫超導 " 材料的技術研究提供了新的方向和啟示，有望推動千億規模的室溫超導產業應用發展。
一周前，韓國科研團隊利用摻雜銅的鉛磷灰石材料 LK-99 晶體稱實現了 " 室溫超導 " 現象，學術界則對此争議頗多，多個團隊進行 " 復現狂潮 " 以證偽。
除了美國團隊之外，8 月 1 日下午，中國的華中科技大學材料學院團隊也成功首次驗證合成了可以磁懸浮的 LK-99 晶體，俄羅斯科學家 Iris Alexandra 也成功復現，但印度國家物理實驗室團隊兩次復現均失敗，中國科學院物理所、華中科技大學另一團隊實現了未經證實的部分復現。
早在 2020 年《科學》雜志發文稱，" 終于，室溫超導實現了 "，但在之前，美國迪亞茲的 " 室溫超導 " 實驗卻都無法實現復現，整體是失敗的。（注：詳見钛媒體 App 前文：《全球熱議 " 室溫超導 " 新突破，一場新的能源革命要來了？》）
值得一提的是，8 月 2 日有消息稱，韓國 " 室溫超導 " 論文作者李碩裴（Sukbae Lee）表示，論文存在缺陷，系團隊中的一名成員、Young-Wan Kwon 教授未經其他作者許可擅自發布，目前團隊正向 arXiv 要求下架論文。
有趣的是，ChatGPT 之父、OpenAI CEO Sam Altman 則直接發文吐槽：一個月前大家關注的是馬斯克（Elon Musk）和馬克 · 扎克伯格的社交軟體争鬥，而現在，人們卻因可能将擁有一個真正的室溫超導體而驚呆了。
受此消息影響，資本市場相關概念股似乎已經提前 " 沸騰 " 了。8 月 1 日美股，風力渦輪機電子控制系統公司美國超導（NASDAQ:AMSC）一度漲超 100%；而國内超導個股永鼎股份、法爾勝、百利電氣上漲 20% 觸及漲停板。
歷經 192 個小時的 " 室溫超導 " 争議和反轉
公開資料顯示，室溫超導體全稱為超導電性，又稱常溫超導體，是指可以在高于 0 攝氏度的溫度有超導現象的材料。而超導體的一個特性是 " 零電阻 "，亦即電流通過時，沒有因為受到任何阻力而導致損失，因此，這是一種革命性的材料。
多年來，尋找一種無需極低溫或者極高壓就可以使用的超導體是超導界的一大夢想。
1908 年，荷蘭物理學家昂尼斯（Heike Kamerlingh Onnes）成功液化了氦氣，并獲得了接近絕對零度的低溫 4.2K（約 -269 攝氏度）。1911 年，昂尼斯等人用液氮冷卻金屬汞時發現，汞的電阻在溫度降至 4.2K 左右時急劇下降至消失，具備完全導電性，1913 年昂尼斯又發現錫和鉛也和汞一樣具有超導性，同年由于對物質在低溫狀态下性質的研究以及液化氦氣，昂内斯被授予 1913 年諾貝爾物理學獎。
而超導的概念随之而來。
此前，超導體必須在極低溫環境下工作，技術分類主要有四種：低溫超導，需要在 40K（約 -233.15 ℃）以下液氮溫度才能達到超導狀态，常見低溫超導體包括铌钛合金、铌鋁合金等；金屬超導，常見的金屬超導體包括鉛、鋁、汞等，需要非常低的溫度才能實現超導；鐵基超導；銅氧化合物超導，是銅氧化物（cuprates）為主要成分的超導材料，優勢在于超導轉變溫度相對較高，可以在液氨溫度以上實現超導。
1987 年，研究人員發現了一種含銅的超導體，其工作溫度為零下 196 攝氏度。後續實驗最終将超導溫度提高到 -140 攝氏度。
從學術界角度看，目前，全球并沒有研發出真正實用的室溫超導體及材料，所以很多科學家開始不斷實驗，尋求全球首個常溫超導體以實現 " 革命性技術突破 "，主要由于超導體被用于為粒子加速器和核磁共振設備中磁鐵提供動力，它們是量子計算機的基石，而量子計算機的性能最終可能超過世界上最好的超級計算機，如果它們不需要冷藏從而更容易操作和制造，產業影響可能會更廣泛。
2023 年以來，主要有兩個事件催化了 " 室溫超導 " 引起廣泛關注：美國迪亞茲室溫超導成果争議，和韓國科研團隊的實驗。
今年 3 月 7 日，美國紐約羅切斯特大學物理學家朗加 · 迪亞茲（Ranga Dias）在美國物理學會年會上介紹研究新進展，稱團隊創造出的超導可在室溫和相對較低的壓力下工作。
這不是迪亞斯第一次将室溫超導公之于世。2020 年，迪亞斯發布論文稱，已經在實驗室将氫、碳和硫元素，在金剛石壓腔中通過光化學合成簡單的碳質硫氫化物 ( CSH ) ，并将其超導臨界溫度提升至 15 ° C。然而，Nature 認為迪亞斯的數據處理方式有問題，其實驗結果也未能成功復現，因此該篇論文以被撤稿告終。
而今年迪亞茲的最新論文聲稱，要在 1 萬倍大氣壓下才能實現室溫超導，但最後全球沒有實驗室實現該研究的復現，暫時被證偽。
時隔四個月後的 7 月 23 日，韓國科學技術研究院（KIST）量子能源研究中心團隊在未經同行評議的預印版論文平台 arXiv 上發布了一篇題為 " 首個室溫常壓超導體 " 的論文，描述稱實驗發現了一種名為 LK-99 的新型室溫超導體。該論文還伴随着 arXiv 上的姊妹論文、一篇韓國期刊上的論文、一個獲得超導體的證明視頻以及一項專利申請。
其中，第一篇（arXiv:2307.12008）的提交人是署名高麗大學教授 Young-Wan Kwon，剩下兩位署名作者為 Sukbae Lee、Ji-Hoon Kim，截至目前該室溫超導論文進行了一次修訂，論文共有 22 頁；而第二篇（arXiv:2307.12037）的提交人是：Hyuntak Kim（來自威廉 - 瑪麗學院），有六人署名。
钛媒體 App 了解到，上述兩篇文章的内容大體相同，都是宣稱發現了第一種室溫常壓超導體，其中第二篇文章内容更豐富一些，提供了材料合成的詳細方法，展示了磁懸浮現象，并更詳細地推測了導致這種常溫超導現象的機理。
LK-99 晶體的超導現象過程（來源：論文）
論文顯示，韓國科研團隊在材料合成部分采用 " 改性鉛磷灰石晶體結構（下稱 LK-99，一種摻雜銅的鉛磷灰石）"，合成方法直接、簡單、便宜，甚至能在常壓下 127 攝氏度實現超導，研究過程核心為以下三個步驟：
第一步：用摩爾比 1：1 的氧化鉛和硫酸鉛粉末在 725 攝氏度和 10^-3Torr（真空度測量）條件下發生固相化學反應，合成黃鉛礬：
第二步：在 550 攝氏度和 10^-3Torr 條件下合成磷化亞銅（一、二步可獨立進行）：
第三步：一、二步的產物研磨成粉末後，在 10^-3Torr 條件下，加熱到 925 攝氏度，合成摻 Cu 的鉛 - 磷灰石（即 LK-99）。
與迪亞茲成果後面的反饋類似，由于韓國團隊的實驗過程簡單直接，而且論文有部分錯誤信息，數據也不太全，缺乏經驗，尤其電阻測量給出的是不同溫度下的 IV 曲線電流 I 太小了、電阻率測量精度不夠等，所以多位業内專家對此表示質疑。
據央視，南京大學超導物理和材料研究中心主任聞海虎認為，韓國團隊所展示的并非超導現象，而是 " 超導假象 "，主要原因在于實現超導的零電阻、完全抗磁性（邁斯納效應）兩個特性，論文結果并不完全符合條件。
" 論文想從三個方面說明有超導：電阻測量、磁化測量和磁懸浮。
其中，電阻測量通常使用 " 四探針法 "，主要是該方法是接觸式比較穩定，但根據去年他們發表的韓國期刊文章看出，電極是用 4 個尖銳的針尖測量的，這種測量有時候會出問題的，因為是針尖，所以接觸各個方面都有問題，但是它現在顯示出來這個所謂電阻的數據，沒有一個是非常穩定的噪音狀态的零電阻，其數據随着溫度變來變去，所以數據還是比較存疑的。
磁化數據确實看到抗磁，但其他材料抗磁性使用超導量子幹涉器件儀器測量，如果信号大的時候一般是沒有錯的，如果信号小的時候有時候往往會給出這個假象。超導有它本身具有特定形狀的磁滞回線，是任何其他材料沒有的内容，但該文章中沒有發現這個數據信息。所以在磁化測量上，盡管有抗磁，這個抗磁本身是不是超導還不好說。
最後是磁懸浮。磁懸浮是第二類超導體一個典型的特征，在一個磁體上面當達到一個穩定态的時候，超導體和磁體之間是穩定的，而且它是壓進和把它拿開都是不容易的，都要用力的，現在它顯示的磁懸浮不太像超導的磁懸浮，而是有某種抗磁性 + 重力一個平衡以後所達到的磁懸浮态。
所以我感覺從這三點看的話，目前沒有強烈的證據說明它是超導。" 聞海虎表示。
牛津材料科學教授 Susannah Speller 認為，" 目前還為時過早，我們還沒有得到這些樣本超導性的有力證據 "，因為缺乏超導性的明确标志，如磁場響應和熱容量。其他專家也對數據可能被 " 實驗過程中的錯誤和 LK-99 樣本的缺陷 " 解釋表示擔憂。
值得注意的是，該研究工作是由 Sukbae Lee 和 Jihoon Kim 兩位韓國科學家主導，兩位都畢業于高麗大學化學系。所謂 LK-99，LK 其實就是這兩位科學家姓的首字母，而 99 則是他們相信找到這種材料的時間（1999），甚至他們還成立了一家量子能源研究中心（Q-Center）來運作該超導體制備實驗。
但是，第一篇的三位論文作者之間并未達成協定，產生了 " 内讧 "。
據韓聯社 7 月 28 日報道，Sukbae Lee 電話表示，Young-Wan Kwon 教授未經其他作者許可，擅自将其發表在 arXiv 中，并堅稱自己 " 要求将論文下架 "。他還透露，研究教授 Kwon 曾擔任量子能源研究所的首席技術官（CTO），但他在四個月前辭去董事職務，目前與公司沒有關系。另據高麗大學一位人士稱，Kwon 教授已經與學校失去了聯系。
Jihoon Kim 博士則表示 " 這兩篇論文存在很多缺陷，是未經他許可發表的 "。據悉，此前 Sukbae Lee， Jihoon Kim 和 Young-Wan Kwon 曾希望該論文申請到 Nature 發表，但被拒絕了，而三人申請了專利，專利在 2023 年 3 月獲得通過并公開。
然而，論文發布八天（192 個小時）後的今天，事情發生了反轉，中美俄科學家同日成功復現 " 室溫超導體 "。
8 月 1 日，arXiv 平台至少發布了四篇關于超導體的論文，其中一篇就是美國勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）納米結構材料理論研究員西妮德 · 格裡芬（Sin é ad Griffin）的論文，其團隊對韓國團隊實驗進行復現，結果發現 LK-99 晶體可以實現 " 室溫超導 "。
論文顯示，格裡芬團隊使用美國能源部的超級計算機進行了模拟，通過密度泛函理論（DFT）和 GGA+U 方法進行了計算，發現當銅取代磷灰石中的鉛時引起了結構畸變，從而導致費米能級的孤立平帶 ( 已知高溫超導體的常見标志 ) ，即存在超導體家族中高轉變溫度的共同特征。所有計算結果均與韓國 LK-99 晶體實驗結果相似，晶格參數與實驗結果相差 1%。
這一實驗結果為近期韓國團隊所謂的 " 室溫常壓超導材料 " 提供了理論依據，給超導材料的研究提供了新的方向和啟示。
據悉，LBNL 隸屬于美國能源部的國家實驗室，1931 年建立至今共培養了 15 位諾貝爾獎得主。據 Nature Index，該實驗室在物理和化學領網域的影響力排名世界第一。
論文中提到，其通過超級計算機模拟過程中，使用一種密度泛函理論計算，并展示了計算出的自旋極化電子結構。最終理論結果表明，韓國團隊的 LK-99 材料在理論層面上确實有可能具有 " 室溫超導 " 的特性。不過，這需要銅滲透到分子中特定的位置才能實現超導，這意味着該材料要在現實中進行合成制備具有較高的難度。
不止于此，美東時間周一（7 月 31 日），美國佛羅裡達州的一家公司泰吉量子（Taj Quantum）也宣稱研發出室溫超導體，并且已獲得專利。其首席執行官 Paul Lilly 表示，他們的超導材料是一種石墨烯材料的 II 型超導體，可以在常壓下工作，但這家公司沒有公布任何實驗數據或者論文來證明他們的超導材料的性能和原理，也沒有其他科學家復制或者驗證他們的實驗。
俄羅斯方面，俄羅斯科學家 Iris Alexandra 成功制備出了具備常溫抗磁性的 LK-99 晶體，而常溫抗磁性正是超導晶體的标志之一，其結果在 twitter 上發布。
此外，8 月 1 日，中國科學家也成功復現了韓國團隊的實驗。
經華中科技大學常海欣教授确認，B 站 UP 主 " 關山口男子技師 " 1 日上傳一個關于 LK99 驗證的視頻，展示了一塊幾十微米的樣品，使用汝鐵硼磁鐵放在材料下，NS 極均可以讓材料展示抗磁性。
視頻稱，該研究是華中科技大學材料學院常海欣教授指導下，博士後武浩、博士生楊麗驗證合成了可以磁懸浮的 LK-99 晶體。該晶體懸浮的角度比韓國量子能源研究中心 Sukbae Lee 等人獲得的樣品磁懸浮角度更大，有望實現真正意義的無接觸超導磁懸浮。
截至發稿前，視頻總播放次數已經超過 150 萬，并獲得華中科技大學 B 站官方賬号點贊，哔哩哔哩董事長陳睿也在評論區留言：" 牛（3 個大拇指）"。
不過，除了上述這些論文，根據網友公開實驗數據和視頻稱，重復實驗中合成的 LK-99 表現出一定的抗磁性，但未觀察到超導現象或超導磁懸浮現象。
中國科學院金屬研究所孫岩表示，他們主要進行了理論計算，從計算結果來看，LK-99 有室溫超導的可能性，" 但是不 confirm（不是證實）"。而北京航空航天大學材料科學與工程學院研究團隊對合成的 LK-99 檢測發現，它的室溫電阻不為零，也沒有觀察到它發生磁懸浮。
總結來說，韓國團隊的 LK-99 室溫超導體實驗，在理論上是可行，但合成難度極高、復現幾率太小。成功復現磁懸浮只能證明 LK-99 具有一定的抗磁性，并不能證明它具有韓國團隊宣稱的室溫超導特征。
室溫超導意味着什麼？產業鏈上下遊有哪些？
事實上，" 室溫超導 " 技術的重要性在于：如果一個超導體可在常溫常壓下就實現超導作用，從而能解決全世界能耗問題、開發速度更快的電腦、用在先進的儲存裝置、超靈敏的感測器，以及許多其他的可能性。
例如，醫院裡面用的核磁成像裝置就将不需要用任何低溫制冷液體，使用價格非常便宜；大型高性能計算芯片或不再需要擔心低溫散熱問題，計算容量也會提高；可以用室溫超導體做出更安全更環保的磁懸浮列車和飛機。
室溫超導技術還将引發一場產業革命，新能源、量子計算等重要領網域都會因此有飛躍式的發展。
浙商證券指出，室溫常壓超導的實現有望引領新一輪工業革命。今年以來，室溫常壓超導領網域頻發突破性研究成果，每一次都引起全球科學家的關注，究其原因，便是室溫超導的實現将深刻變革目前的能源體系、信息處理與傳輸體系，并在醫療檢測、高速交通乃至可控核聚變等諸多領網域帶來進步。盡管目前相關技術仍不成熟可靠，但每一點技術革新的可能都值得持續關注。
天風國際分析師郭明錤 ( Ming-Chi Kuo ) 表示，常溫常壓超導體商業化的時程并沒有任何能見度，但未來若能夠順利商業化，将對計算機與消費電子領網域的產品設計有颠覆性的影響。計算機與消費電子的技術與材料創新，都是為了要實現高速計算、高頻高速傳輸、小型化等要求，而超導狀況 ( 電阻消失 ) 特性将會颠覆既有的產品設計與材料 / 技術采用，如：不再需要散熱系統、光纖 / 高階 CCL 被取代、先進制程門檻降低等，讓即便是小如 iPhone 的設備，都能擁有與量子電腦匹敵的計算能力。
此外，" 室溫超導 " 領網域多個事件也引發了二級市場的關注。國内股市方面，法爾勝已 5 天 3 板，金徽股份 3 天 2 板，百利電氣、創新新材、國纜檢測、豫光金鉛等多股漲停。而美股美國超導在連漲三日後，周二盤前再漲超 100％，之前一度漲超 140%。
钛媒體 App 通過思維導圖方式，簡單梳理了超導材料的基本邏輯以及產業鏈布局。
產業鏈來看，超導行業已經產業化的主要是高溫和低溫超導，其中低溫超導是上世紀 80 年代就已經產業化，包括磁共振等，但液氦昂貴且需進口。而超導體上遊包括超導原材料、超導制造設備，包括上海超導、西部超導、聯創光電等，中遊包括超導器件等，下遊電網、能源、核聚變等相關領網域都有未來發展潛力。
行業空間上，下遊應用空間可以達到千億規模。另外，室溫超導的出現對高溫低溫可能會有威脅，但因為室溫量產沒有那麼快，高溫和低溫發展空間還是很大，且如果室溫超導真的量產，上遊帶材也會跟進。
對此，西部超導回應稱，公司目前是國内領先、國際先進的超導材料、超導磁體、高端缽合金、高性能高溫合金創新研發生產企業；永鼎股份稱，超導電力是公司重點發展業務之一，公司超導業務發展迅速，利潤率較好，產業化落地進入加速期。公司主營產品是第二代高溫超導帶材及其應用設備，以及超導 ( 通用 ) 電氣產品；雷爾偉稱，目前高溫超導電動懸浮技術處于試驗階段等。
目前來看，韓國、美國的科學家的 " 室溫超導 " 實驗室制備和復現過程，都離產業應用還有很大距離。但 " 室溫超導 " 的成果在基礎科學領網域中确實是很偉大、革命性的技術突破。我們都希望這個實驗結果是真的。
中科創星創始合夥人米磊表示，超導技術門檻高、產業化周期長，這兩年随着高溫超導、小型化聚變裝置等技術產生新的突破，創業項目越來越多。他認為，未來 60 年的能源革命的确依靠的是超導材料的突破，但他也坦承，室溫超導首先得解決在試驗室階段被證明的問題。
諾貝爾物理學獎得主、美國理論物理學家理查德 · 費曼（Richard Feynman）曾在《物理學講義》超導一章的最後寫道：" 我們正在非常精美的水準上取得對自然界的控制，但很遺憾，要參加這項冒險活動，盡快學習量子力學是非常有必要的。"
那麼，現在請讓 " 室溫超導 " 再飛一會兒，全世界一起等待 21 世紀的 " 超導時代 " 真正到來。
（本文首發钛媒體 App，作者｜林志佳）
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