室溫常壓超導體理論可行 南韓製成LK-99新材料 中美實驗認證
原文刊於信報財經新聞「EJ Tech 創科鬥室」
南韓3名科學家上周於論文預印本網站arXiv發文,聲稱發現全球首個室溫常壓超導體(材料命名為LK-99),指材料可以在常壓條件、攝氏127度以下展現超導性能,更對磁場產生排斥現象,稱之為邁斯納效應(Meissner Effect)。消息一出震撼科學界,由於該技術未經同行評審,真確性有待核實。最近中美分別有研究團隊試圖合成LK-99材料,以驗證該實驗,結果認為理論上可行。
黃鉛礦硫化銅混合而成
簡單而言,超導體是能以零損耗傳導電流的材料,它通常要在極端環境下,例如冷卻至極低溫,或要施加極高環境壓力,才會進入超導狀態。LK-99外觀為灰黑色,生產方法及設備不算嚴格,主要把黃鉛礦(Lanarkite)及硫化銅(Copper Phosphide)兩者混合及磨成粉末後,放入真空環境中,加熱至攝氏925度,經過10小時製成。
美國勞倫斯柏克萊國家實驗室(LBNL)周一(7月31日)在arXiv提交一篇新論文,指美國能源部模擬計算下,LK-99理論上確實有超導性。文中提到,當銅原子滲透到晶格中,並在結構中取代鉛原子,導致晶體略為收縮0.48%。技術大前提是,銅原子必須處於巧妙位置,又剛好排列在一起,才可形成超導通道,代表材料很難合成,但理論上可以做到。
長距離無阻力輸電可成真
此外,內地華中科技大學材料學院博士後武浩、博士生楊麗,在常海欣教授指導下,周二(8月1日)於B站以「關山口男子技師」賬號張貼短片,宣稱復現LK-99的邁斯納效應,初步證實它有「抗磁性」;由於樣本小至10微米,未有查核其電阻率,待下批出來再測試。事實上,美國、印度、法國也有其他實驗室研究,甚至吸引業餘人士參與,暫未見成功的複製例子。
超導體有兩大重要特性,其一是完全抗磁性,其二是零電阻。近年有多個研究團隊都聲稱能夠做到室溫超導,最後被揭發造假。若南韓的論文獲得證實,無疑是物理學最偉大突破之一,將可實現長距離無損電力傳輸,半導體「散熱」成為過去式,亦有望研發超導磁浮列車,以至改良核融合技術,為能源、交通、計算、醫療診斷等帶來一場科技革命。
無獨有偶,美國泰吉量子(Taj Quantum)在社交平台上發文稱,公司發現一種石墨烯泡沫材料,能於攝氏零下73度至正常150度之間運作,已向美國專利和商標局(USPTO)提交申請,授予「高於室溫的第二類超導體」專利。
美為石墨烯材料申專利
天風國際分析師郭明錤認為,若果常溫超導令電阻消失,即使小如iPhone的流動裝置,都能擁有與量子電腦匹敵的運算能力。不過,技術未有商業化時間表,但無疑會對消費電子產品的設計產生顛覆性影響。