室温超导真要来了？一文读懂来龙去脉

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昨天你在 B 站看到这个视频了吗？

好家伙，晚上我下班之后刷朋友圈，手往下一划拉，每划拉一下就至少有一两个人分享这个视频，还有分享其他的关于“超导材料”文章链接的，让歪师傅实在没把持住，当即就在下班的路上看了一下这个 LK-99 是个什么玩意。

近日，韩国学者Sukbae Lee、Ji-Hoon Kim、Young-Wan Kwon发布论文（另有同篇论文但不同作者），声称发现了世界首个常温常压超导体“LK-99”，消息瞬间引爆全球。

根据论文的描述，LK-99具有以下特征：

室温、常压下的超导性质，证明了LK-99是一种室温超导体。
具有超导量子阱的特性。
具有零电阻、临界电流、临界磁场和迈斯纳效应等超导性质。
具有可控的悬浮现象、磁性与超导性共存的特点。

图：Lee等人合成的LK-99

首先来解释一下概念。什么是超导体？

超导体（Superconductor），指可以在特定温度以下，呈现电阻为零的导体。零电阻和完全抗磁性是超导体的两个重要特性。科学家一直在寻求提高超导材料的临界温度，目前高温超导体的最高温度记录是马克普朗克研究所的203K（-70°C）。因为零电阻特性，超导材料在生成强磁场方面有许多应用，如MRI核磁共振成像等。——维基百科

超导体在某些低温环境下电阻会突然消失，被称作零电阻性。导体一旦没有电阻，电流流经导体时就不会发生热量损耗，将会极大地提升运输效率。

新发现的LK-99声称在常温常压的环境下也可以成为超导体，如果这是真的，将会对人类的生活产生巨大的影响。具体可能的应用，如：

用于电力输送系统，降低能源传输中的损耗和能源浪费，提高电网的效率和稳定性；
磁悬浮列车和磁力驱动船只，提高交通运输的速度和能效，减少能源消耗和环境污染；
用于制造高性能计算机和通信设备，提高处理速度和能效，常用的数码产品性能可以迎来翻天覆地的提升；
……

图由 DALL·E 生成: future world enabled by superconductors, with maglev trains passing through a futuristic city

在这个引人注目的科学突破的背后，全球科学家们都在迫切期待对这一发现进行复现实验和深入研究。由于制作LK-99所需的是铜、磷等常见材料，不少的实验室已经迫不及待地尝试复现论文中的结果，并取得成效。

概念提出，天翻地覆

7月22日下午3:51，开篇提及的韩国团队发布论文，声称发现了世界首个常温常压超导体“LK-99”。

实验尝试，尚未成功

7月31日中午12:41，印度科学与工业研究理事会-印度国家物理实验室发布论文，没有观察到悬浮或抗磁性，可能是由于有铜掺杂。但通过X射线衍射（PXRD）证实了结构。

7月31日中午12:42，东南大学孙悦教授在Bilibili频道“科学调查局”发布视频，未观察到反磁性或磁悬浮。

7月31日下午4:13，北航学者们发布论文，发表类似印度实验室的结果，没有观察到悬浮或抗磁性，生成物表现出类似半导体的行为。

理论证实，静待复现

7月29日凌晨2:04，中国科学院沈阳所发布论文，通过密度泛函理论，分析了韩国原论文提出的Pb₁₀(PO₄)₆O，验证了费米面上的平坦带存在，以及它们与观察到的超导性的关系。
7月31日傍晚5:58，美国劳伦斯伯克利国家实验室的Sinéad M. Griffin发布论文，通过与中国科学院沈阳所稍不同的方法，分析变体Pb₁₀(PO₄)₆(OH)₂，证实了LK-99常温常压超导的理论可能性。

眼见为实：它飘起来了

8月1日下午3:08，Bilibili的Up主“关山口男子技师”发布视频“LK-99验证”。视频中，通过转换磁铁的位置和方向，我们可以清晰地看到一个黑灰色小块受到磁力影响转换方向，时而站立时而躺下，证明LK-99是具有抗磁性的。视频简介中写道：“华中科技大学材料学院博士后武浩、博士生杨丽，在常海欣教授的指导下，成功首次验证合成了可以磁悬浮的LK-99晶体，该晶体悬浮的角度比Sukbae Lee等人获得的样品磁悬浮角度更大，有望实现真正意义的无接触超导磁悬浮。”但由于当前样品尺寸较小（仅几十微米），团队将继续制作新样品以测量电阻。