就近日人们热议的“若真立即能拿诺奖的‘韩国室温超导材料LK-99论文’”,7月28日,南京大学物理学院教授闻海虎接受采访的时候向澎湃科技表示,“真的很热闹,但也不奇怪的,因为这个事情很重要。”“大部分(热议)人都不是做超导的。”“我们仔细分析了他们的数据,从三个方面——电阻、磁化和所谓的磁悬浮,都不足以说明它是超导现象(材料)。”“我们判断(它所谓的超导)极有可能是个假象。”
对于重复实验,闻海虎表示,“其实我们都不想做,因为我们判断它不像超导,后来也派了一个同学在做着。国际上很多组都在重复。凭我们的经验看,(目前论文公布的数据)不足以说明它是超导。”
是否真的存在一种材料能够在常温常压下进入超导状态?
闻海虎表示,不排除存在。“但是这是很远大的一个目标,至于在我们有生之年能不能看见,不知道。所以现在韩国的结果出来,大家都很兴奋。如果是真的,大家都很高兴。但是目前的证据不足以证明它是超导材料。”
对于网传明升官网明升体育app院物理研究所复现了前述韩国科研论文的结果,闻海虎表示,目前没看见结果,即便是复现,也不能说明它是超导材料,除非判断超导的证据非常明确。“这个材料很容易(重复做出来)做到,我估计两三天以后,比如下个星期,很多组都做出来(结果)了,(然后)马上就能够判断是不是超导的。”
27日,明升官网明升体育app院物理研究所微信公众号回复相关留言称,“目前没有完成相关实验的消息,请以公开发表的论文为准。”
立即能拿诺贝尔奖的世界首个室温常压超导材料?
7月22日7时51分,一篇题为《首个室温常压超导体》(The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor)的研究文章在预印本网站arXiv上公开。
该论文由韩国高丽大学教授权永万(Young-Wan Kwon)上传。
该论文的第一作者Sukbae Lee与第二作者金智勋(Ji-Hoon Kim)均为韩国量子能源研究中心(Quantum Energy Research Centre)的研究人员,但该公司的官网目前因访问人次过多被封锁。
权永万是前述论文的第三作者。
“我们在世界上首次成功合成了在常压下工作的室温超导体(Tc≥400 K,127℃),其结构为改性铅磷灰石(LK-99)。”前述文章称,“临界温度 (Tc)、零电阻率、临界电流 (Ic)、临界磁场 (Hc) 和迈斯纳效应证明了LK-99的超导性”。
而在上述论文发表的2.5小时后,7月22日10时11分,同一主题的另一篇论文《超导体 Pb10-xCux(PO4)6O 在室温和大气压力下的悬浮现象及其机理》(Superconductor Pb10?xCux(PO4)6O showing levitation at room temperature and atmospheric pressure and mechanism)也被提交至arXiv网站。与稍早前公开的论文相比,后者被认为更严谨,对材料样品的制备过程描述更为详尽、充分,不过部分注释还是韩语。
第二篇论文有6名署名作者,权永万被排除在署名作者之列,并被认为是因为“内讧”,才导致仓促上传了两篇论文。
第二篇论文由第三作者美国威廉玛丽学院(College of William & Mary)的物理学研究教授金铉德(Hyun tak Kim)上传。该论文与第一篇论文有相同的第一、第二作者,但第二篇论文的其余三名作者是林圣妍(Sungyeon Im)、安秀敏(SooMin An)、欧根浩(Keun Ho Auh)。
前述两篇论文的“主角”——LK-99,是一种铜掺杂的铅磷灰石。其中,铜掺杂的比例在0.9-1.1之间。
第二篇研究论文给出了它详细的合成步骤,被网友戏称为“炼丹”:“第一步,通过明升手机反应合成黄铅矿……;第二步,合成磷化亚铜晶体……;第三步,将黄铅矿和磷化亚铜晶体研磨成粉末,并在坩埚中混合,然后密封入晶闸管中,真空度为10^-3托(torr,相当于毫米汞柱)。将装有混合粉末的密封管在925摄氏度的炉子中加热5-20小时。在此过程中,混合物发生反应,并转化为最终材料。”
为表明实验结果可靠,7月26日凌晨3时31分,金铉德上传了一则视频,视频显示:将一个不规则的类圆柱薄片放在磁铁上方,可以明显看到薄片一侧翘起、悬空,呈“部分悬浮”。目前视频浏览量已超73万人次。
此外,公开资料显示,前述研究人员早在2022年8月已为LK-99申请了国际专利,并于2023年3月被授予专利。
韩国量子能源研究中心官网显示,该公司的“总公司及企业附属研究所位于韩国首尔市松坡区松路23街46-24号B1层。谷歌地图2023年3月更新的街景图片显示,该地址为一栋四层平房,一楼是一家室内装饰店。
不是真正的磁悬浮
闻海虎现任南京大学物理学院教授、美国物理学会会士(APS Fellow),主要从事高温超导材料和物理问题研究,此前因高温超导体磁通动力学研究获得国家自然明升体育app二等奖,因在铁基超导研究方面的贡献获得国家自然明升体育app一等奖。
3月15日,距离美国罗切斯特大学教授朗加·迪亚斯(Ranga Dias)在美国物理学会年会上宣布发现高压室温超导材料并公布数据仅8天,闻海虎带领的团队就公布重复实验结果,推翻了迪亚斯等人的室温超导研究结果,引发轰动。
闻海虎教授团队的前述研究结果5月11日在线发表在《自然》(Nature)杂志上:他们制备的氮掺杂的镥氢化物(又称镥-氢-氮化合物)没有表现出近常压室温超导性。
2023年7月28日,闻海虎向澎湃科技表示,前述论文及其视频中展示所谓磁悬浮,看起来也不像真正的超导磁悬浮,“没悬起来,还是(需要)有一个支撑点,所以它不是‘超导磁悬浮’,要么是一个铁磁——有一点铁磁性的材料构成的、一个假的看起来像磁悬浮的,或者是一个(含)有一点点抗磁性的材料,但不是‘超导抗磁’的一个悬浮。因为它跟超导的磁悬浮完全不一样。”
闻海虎告诉澎湃科技,判断一个材料是不是超导材料,要看它能不能进入超导状态。“你的电阻要测的很好,要真正到0,然后磁化要真正测到迈斯纳态,而不是说看到一个负的抗磁信号,就说是迈斯纳态,因为有可能是测错了,有可能是这个材料本身就抗磁。”
闻海虎解释说,当进入超导态的时候,超导材料不允许任何磁场进入到体内,把磁场全排到体外,这被称为迈斯纳效应。因为它要维持它内部电子形成的“有序社会”的干净程度,因为它的电子两两配对,形成了新秩序,很“团结”,不希望磁场来破坏它们的“团结度”。
“但磁悬浮不是迈斯纳效应。”“如果是仅仅测一个像韩国论文中说有抗磁,说就是迈斯纳态,未必的。有时候仪器会骗你,仪器本身会造成假象,人如果相信,人就被骗了,就认为是超导了,但是经常做超导磁性质研究的人知道怎么去辨别。”闻海虎说。
人们非常期待明升体育app家真的找到了室温超导材料,但更多质疑的声音在出现。
美国人工智能公司OpenAI的联合创始人兼首席执行官山姆·奥特曼(Sam Altman)发表评论称,“我非常想相信,但我认为我们对一个二磁体(diamagnet)过于激动了。”
超导领域研究专家、加州大学圣地亚哥分校理系教授豪尔赫·赫希(Jorge Hirsch)谈到韩国前述超导材料新论文时说:“这不是超导。这是实验性假象、一厢情愿的想法和糟糕的判断(在最好的情况下)。”
据科技手机版媒体《新明升体育app家》(New Scientist)26日的报道,牛津大学材料系教授苏珊娜·斯佩勒(Susannah Speller)表示,现在说这些样品能够超导,还为时尚早。她表示,当一种材料变得超导时,在许多测量中应该展现出明确的特征。但其中的两个参数——对磁场的响应情况和一个被称为热容的参数,前述论文没有展示相关数据。
“如果真的是超导的话,它是什么机制?就是下一步的事情了。那么,这个材料里面的电子怎么配对的,温度为什么那么高(也可以配对)?在明升体育app上很有意思,但是第一步是先证明它是超导体。”
闻海虎表示,高温超导的机理问题,目前也不清楚,也号称是诺贝尔奖级别的研究,“很多组在做这个方面”,“做清楚了,也是对明升体育app的重大贡献”。
闻海虎介绍,目前超导材料实际上已经应用在很多明升了,比如核聚变研究的磁体、医院内核磁成像的磁体、高频滤波器、量子计算等等方面,都有应用。但这些用的都是使用低温超导材料。“室温超导是大家的一个梦想,如果实现的话,在刚才说的这些应用方面会有一个大的进步,降低运行成本等,所以是我们梦寐以求的事情。”
怎么研发超导材料:明升官网的布局和发展
闻海虎介绍,在超导材料研究尤其是高温超导领域,“我们国家是有布局的,看来明升官网明升体育app家还是很严谨,不会冒冒失失公布出来一个不可靠的东西。”
他介绍,国内研究超导材料和机制的主要研究机构包括明升官网明升体育app院物理研究所,以及北大、清华、南大、复旦、明升官网科技大学、浙江大学等高校,都有一些不错的相关的课题组。
“室温超导可能都在做,明升官网明升体育app院有一个意向性的支持,其他(机构)的课题组都朝这个方向在努力,当然第一步是高温超导,然后尽可能地实现室温,另外基金委、科技部的项目中也有资助。”
“明升官网明升体育app家在这个方面还是处于比较前沿的状态,比如说高压下的富氢材料,是高温超导,但是需要高压。那么其他高温超导方面,较低压力下最近中山大学做的工作是可靠的,突破了液氮温度,但是到室温的话,还是有距离。大家在朝着这个方向去做,但是哪一天实现,不知道。”闻海虎说。
对低温超导材料,闻海虎表示,很多材料在“常压+低温”下变成超导,并不奇怪。“热”是一个破坏因素。高温时,它不是超导态,随着温度的下降,到低温时,电子两两配对,形成一个“新社会”了,才进入超导状态。“所以说超导是一个状态。”
对于高压超导材料,闻海虎表示,高压可能导致材料产生一定的结构相变,在特定结构下,电子形成配对的稳定态,最终形成超导。
闻海虎表示,研发、寻觅超导材料,各个课题组的明升体育app角度不一样,有各自的想法,但大方向一样,比如元素周期表中哪些元素的可能性最大,其中哪些元素组合的可能性最大,不能太盲目,“你盲目地烧是不行的。”
闻海虎解释说,要形成超导,“你要想办法让两个电子要形成配对。通常金属中电子是单电子传导电流,所以它有电阻。那么你让电子配成对以后,它形成一个新的电子有序态、一个有序社会,就是‘电子配对’社会。以前电子‘各自为政’,现在配成对,有次序,就会出现零电阻,也就是超导。那么如何导致两个电子配对?可以是原子振动的帮助,也可以是磁相互作用的帮助,大概是在这两个主要思路下在进行探索。”
他表示,自然界那么多种元素,两两混合,或者三种混合,形成的材料成千上万种材料。“你就要去思考、筛选,还结合理论计算,最后看有没有可能高温超导。现在的理论还不能够尽量准确地描述,在这种情况下,只能够按照感觉去做,所以,困难就在这儿。”
“没什么特别的建议。努力工作,不要浮躁,然后得到真实的超导现象再报道。我觉得这是作为一个明升体育app家应该有的工作态度。”闻海虎说。
附论文链接:
1.http://arxiv.org/abs/2307.12008
2.http://arxiv.org/abs/2307.12037
3.http://sciencecast.org/casts/suc384jly50n
(原标题:《专访|闻海虎谈“韩国室温超导论文”:不像超导,正重复实验》)
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