作者:王姵文
日前韓國科學團隊宣稱成功已找出室溫常壓超導體,由於這項研究的超導體是 LK99、由銅摻雜鉛磷灰石所合成的物體,原料便宜易取得,被認為是最接近超導體實用化的一次研究而備受世人矚目。
超導體有超導特性,包括電阻為零,以及完全反磁兩大特性,應用上能夠大大促進機械的效率,比如製造列車的磁浮效果,也是組成量子電腦的重要材料。只是目前已知的超導體都需要在低於室溫或高壓的環境下,才會出現超導特性,實務上非常難應用,若能研發出常溫常壓超導體,可望大大降低應用成本,並讓超導體應用更加普及。
由於原料易於取得、製作過程並不特別繁瑣,讓全球許多實驗室試圖複製韓國科學團隊的研究成果。
台大實驗結果未復現
台大物理系教授王立民日前率領超導低溫電子學實驗室團隊,設法複製韓國超導體 LK-99 的實驗,並與科學知識社群「泛科學」合作直播。
台大物理系教授王立民率領團隊複製韓國論文超導體 LK-99 的實驗,但暫未能復現出論文宣稱的室溫超導,由於實驗還有很多修正或改進空間,未來將繼續進行研究。
王立民接受中央社記者訪問時表示,團隊參考韓國超導體 LK-99 的文獻資料,仿造論文中的製作流程和方法複製實驗,並進行磁性和電阻的檢測。
王立民提到,超導體一定要具備反磁性(抗磁性),根據實驗結果,材料合成出來是導體,也具有一些反磁性,但從電阻和磁性的測試來看,並不是基本超導性質的特徵,因此實驗未能復現出韓國論文宣稱的室溫超導。
王立民說明,根據團隊判斷,實驗得出的材料,其反磁性不是來自於超導,就算硬要假設材料的反磁性是來自於超導,超導成分也僅約萬分之 2,但超導材料要能應用,反磁性來自於超導的成分比率應該接近百分百。
對於實驗結果,王立民認為,「有點失望,但還不至於完全絕望」,團隊只是根據目前有限的文獻資料去實驗,但製作流程中有很多細節,如溫度、成分等,可能是文獻中看不到的,因此實驗還有很多修正或改進空間,團隊之後將自己的經驗繼續調整並進行相關實驗。
多國爭相驗證結果不一
根據維基百科的即時追蹤,至少共十六個研究團隊驗證該南韓團隊公布的LK-99研究成果。這十六個團隊驗證的復現結果不一。中國大陸南京的東南大學物理學院雖復現出LK-99、特定溫度下也測得零電阻現象,卻未觀察到超導體必備的邁斯納效應。然而,針對驗證超導體方程式的零電阻以及邁斯納效應造成的磁浮,全球研究團隊目前一再復現失敗。
聲稱已復現超導性的大陸研究人員則將論文公布在arXiv網站。他們詳述如何用固相合成,製造出LK-99的多晶樣品,並在攝氏負一七三度以上,成功驗證比該南韓團隊LK-99原始樣本略差十度的高溫超導性。
大陸研究人員在復現論文中指稱,LK-99是尋找高溫超導體的可能候選人。
如此一來,LK-99看來其實並非常溫超導體。大陸另一個團隊和瀋陽材料科學國家研究中心合作,8/1發表極為類似的復現結果,美國科技新聞網站Tom’s Hardware報導,至今似乎所有的常溫復現均未能成功。
紐約時報報導,美國馬里蘭大學專家達斯薩爾馬指出,根據南韓科學家發表的研究數據,LK-99號稱變成超導體的溫度下,電阻會下降,但並未降至零。
南韓團隊公布的影像,顯示LK-99在磁場呈現半懸浮狀態,但達斯薩爾馬說,懸浮影像也不是確定的,因為包括石墨在內的非超導材料也可能以同樣方式部分懸浮。
換句話說,達斯薩爾馬認為,超導體必須具備的零電阻、完美抗磁性兩大特性,LK-99都沒有確定符合。
小結
超導體研究領域的所有人,都在密切關注LK-99,即使到頭來以失敗告終,也是科學進程的一部分。