日前，一批韓國科學家連發兩篇論文，宣稱造出了一種在室溫和環境壓力下完美的超導材料——LK-99。消息一出，人們驚呼：如果是真的，可以直接拿諾貝爾獎。但隨即，這個事情遭到了各方面的質疑，各國科學家正緊鑼密鼓復制實驗。為什么科學家熱衷研制超導材料?超導材料對未來人類社會有什么重大意義?研制超導為什么這么難?我們一起來看看。

3小時內提交兩篇論文

7月22日7時51分、7月22日10時11分，韓國量子能源研究中心、高麗大學等團隊的研究人員連續在數學文獻庫預印本網站arXiv發表了兩篇論文，宣布成功合成了世界上第一個室溫常壓超導體，即在常壓條件下，一種改性的鉛-磷灰石(命名為LK-99)能夠在127℃(Tc≥400k)以下表現為超導體。不過，該論文尚未經同行評議。

這篇文章題為《首個室溫常壓超導體》，該論文由韓國高麗大學教授權永萬上傳，該論文的第一作者與第二作者金智勛均為韓國量子能源研究中心的研究人員，該公司的官網目前因訪問人次過多被封鎖。權永萬只是前述論文的第三作者。

2.5小時后，同一主題的另一篇論文《超導體 Pb10-xCux(PO4)6O 在室溫和大氣壓力下的懸浮現象及其機理》也被提交至arXiv網站。與稍早前公開的論文相比，后者被認為更嚴謹，對材料樣品的制備過程描述更為詳盡、充分，不過部分注釋還是韓語。

第二篇論文有6名署名作者，權永萬并不是署名作者，第二篇論文由第三作者美國威廉瑪麗學院的物理學研究教授金鉉德上傳。該論文與第一篇論文有相同的第一、第二作者，金鉉德教授在接受采訪時直接表示，第一篇論文里存在“許多缺陷”，并且未經他的允許就被上傳了。

科學家已為此努力百年

兩篇韓國科學家的論文引起學界巨大的關注，是因為常溫常壓超導材料是人們追求了上百年的目標。

100多年前的1911年，荷蘭物理學家昂內斯在研究中發現，當溫度降到4.2K(約-268.95℃)以下時，金屬汞的電阻突然降為零。汞成為了科學家發現的第一個超導體，其超導Tc為4.2K。超導Tc即超導轉變溫度，也就是超導體由正常態進入超導態的溫度。20余年后，科學家邁斯納發現，材料處于超導態時，其內部磁場為零，這也就被稱為邁斯納效應。超導現象的發現被認為是20世紀最偉大的發明之一。

自昂內斯發現超導性以來，科學家們一直在尋找室溫超導體。室溫超導被眾多物理學家奉為這個領域的“圣杯”，因為大多數超導體只有被冷卻到絕對零度(-273.15℃)左右才能進入超導狀態。就算是目前被認為“最溫暖”的超導體——超高壓下的硫化氫——也只能在 -70℃ 的溫度下達到超導狀態，這對大規模的應用開發來說是一道極大的障礙。

韓國團隊所說的LK-99如何獲得?第二篇論文顯示，研究團隊使用固相法合成了LK-99，合成原料為氧化鉛、硫酸鉛、銅和鉛。樣品合成過程具體包括三個步驟：第一步，將氧化鉛和硫酸鉛粉末在陶瓷坩堝中以各50%的比例均勻混合，混合粉末在725℃的爐中加熱24小時發生化學反應。第二步，將銅和鉛粉末按比例在坩堝中混合，合成磷化亞銅，讓混合后的粉末處于相應的真空封管狀態下，然后置于爐內550℃加熱48小時。在此過程中，混合材料發生相變，形成磷化亞銅晶體。第三步，將上述兩步所得物質磨成粉末，并在坩堝中混合，再將混合粉末真空封管，在925℃的爐內加熱5至20小時。

論文研究團隊稱，在此過程中，混合粉末反應轉化為最終材料，這種多晶材料也就是他們命名的LK-99。他們總結稱，LK-99的超導性已經通過超導臨界溫度Tc、零電阻率、臨界電流(Ic)、臨界磁場(Hc)和邁斯納效應得到了證明。此外，公開資料顯示，前述研究人員早在2022年8月已為LK-99申請了國際專利，并于2023年3月被授予專利。

目前業內普遍認為，LK-99的制備過程似乎相當簡單。

為表明實驗結果可靠，7月26日凌晨3時31分，金鉉德還上傳了一則視頻，目前視頻瀏覽量已超73萬人次。不過，這塊扁平的、像硬幣一樣的材料的懸浮情況并不是十分完美，仍有一邊似乎接觸磁鐵。就該情況，金鉉德稱，這表示這個樣品并不完美，只有一部分成為超導體并表現出邁斯納效應(抗磁表現)。

超導材料將引發全新的工業革命

全世界的科學家們一直孜孜不倦地尋找常溫常壓超導材料，并有過一些重大成果。上世紀80年代，銅基超導體的發現將超導Tc帶到了超過40K;進入21世紀之后，日本、中國等科學家在鐵基超導體上實現了超導Tc的進一步提升。

國際高溫超導研究領域的先驅者、著名物理學家朱經武今年3月在接受媒體采訪時曾表示，過去，我們以為達到液氮溫度77K(-196度)以上就可以應用了，但是在制備材料時，發現有困難，成本太貴了。后來，當人們把溫度達到室溫后，發現要加很高的壓力，這又產生了問題。可以說，過去的100多年時間里，超導領域始終處于不斷探索的途中。超導材料的研究被稱為這個領域的“圣杯”。

那么常壓室溫超導體如果研究成功，會對現在的世界產生什么影響?

南京大學教授聞海虎表示，研究常溫常壓超導是非常重要的一件事情，如果能夠實現，能夠帶來很多方面的改變。首先，輸電的時候使用常溫超導，電能在電路上的損失都可以節省下來，非常省電。在醫療方面，醫院使用的核磁成像裝置，如果有常溫常壓超導材料就不需要用任何低溫制冷的液體，使用價格將會非常便宜。如果將超導磁懸浮運用在軌道交通上，在真空的管道里運行的高速列車，它的速度能夠達到每小時1000公里以上。日常生活中，手機如果能用上超導材料，手機信號會大大提升。汽車發動機使用超導材料，效率會提高很多，會讓汽車跑得更遠更快。

在大型的高速、高容量的計算中，散熱是一個比較棘手的問題，如果室溫超導成功的話，用這種材料做成計算芯片的連線就不會發熱，計算容量也會提高。在國防方面也非常有用，用它做成的濾波器，可以保證通訊信號的品質。

科學家們認為，室溫超導如果研究成功，電器、電子、醫療、國防、軌道交通、新能源、大型的計算和量子計算等等方面都會有飛躍性的發展。這將是一場真正的革命，一場深刻的工業革命。

數月前曾有相似研究被質疑后撤稿

正因為常溫超導的巨大意義，人們對相關消息非常關注，而號稱發現“首個室溫超導體”的情況也不是第一次見諸報端了。

早在2018年，兩位印度科學家宣稱，在13℃下，一種金銀納米粒子構成的混合物顯現出了超導特性。但這項研究在當事人2019年5月發布了一篇修正后的論文后就不再有后續。《中國科學報》報道稱，2018年7月，來自印度科學研究所的兩位學家Dev Thapa和AnshuPandey 在arXiv平臺發表了一篇論文，聲稱他們在室溫常溫和壓力條件下成功實現了“超導性”。但這個消息引發了其他科學家的大面積質疑。

今年3月，美國羅切斯特大學的物理學家蘭加·迪亞斯及其團隊宣稱發現了室溫超導：一種镥氮氫材料，可在近1萬個大氣壓(1 GPa)下實現了20℃左右的室溫超導。但他們的研究遭到了很多科學家的質疑，這就包括中國南京大學物理教授聞海虎。3月15日，聞海虎團隊在預印本網站arXiv提交了一篇包括9個作者、長達16頁的研究論文，題目是“氮摻雜氫化镥(LuH2±xNy)近環境條件下不存在超導性”，直截了當否定了迪亞斯的研究結論。這距離迪亞斯的研究發布只有8天。此后，還有多個實驗團隊發表聲明，在迪亞斯聲稱的環境下無法發現超導現象。迪亞斯發表在《自然》和《物理評論快報》上的文章，也在質疑聲中被撤稿。

這次韓國研究團隊的成果能否經受考驗?聞海虎在接受采訪時直接表述：“我們仔細分析了他們的數據，從三個方面——電阻、磁化和所謂的磁懸浮，都不足以說明它是超導現象(材料)……我們判斷(它所謂的超導)極有可能是個假象。”對于重復實驗，聞海虎表示：“其實我們都不想做，因為我們判斷它不像超導，后來也派了一個同學在做著。國際上很多組都在重復。憑我們的經驗看，(目前論文公布的數據)不足以說明它是超導。”

此前有消息網傳中國科學院物理研究所復現了前述韓國團隊科研論文的結果，27日，中國科學院物理研究所微信公眾號回復相關留言稱，“目前沒有完成相關實驗的消息，請以公開發表的論文為準。”

聞海虎解釋，要形成超導，“你要想辦法讓兩個電子要形成配對。通常金屬中電子是單電子傳導電流，所以它有電阻。那么你讓電子配成對以后，它形成一個新的電子有序態，就是‘電子配對’。以前電子‘各自為政’，現在配成對，有次序，就會出現零電阻，也就是超導。那么如何導致兩個電子配對?可以是原子振動的幫助，也可以是磁相互作用的幫助，大概是在這兩個主要思路下在進行探索。”

他表示，自然界那么多種元素，兩兩混合，或者三種混合，形成的材料成千上萬種材料。“你就要去思考、篩選，結合理論計算，最后看有沒有可能高溫超導。現在的理論還不能夠盡量準確地描述，在這種情況下，只能夠按照感覺去做，所以，困難就在這兒。”