常温超导要有耐心

　　潜心研究，是现在给予室温超导技术最大的耐心和善意。

　　《瞭望东方周刊》记者骆晓昀，特约撰稿赵雯雅?编辑覃柳笛

　　室温超导

　　2023年7月22日，“名不见经传”的两名韩国科学家给世界扔下了一颗“科技核弹”——他们宣称自己发现了常压室温超导体LK-99晶体，正常大气压下可在127摄氏度以下（即室温条件下）实现超导，这意味着超导技术将不再需要昂贵笨重的超低温制冷设备。

　　1987年3月，复旦大学时任校长、固体物理学家谢希德教授赴美参加美国物理学会的春季讨论会。当次会议最引人注目的研究结果是超导技术研究获得突破性进展。

　　同年4月5日，谢希德接受《上海科技报》采访表示：超导研究的突破性进展之所以具有划时代意义，是因为它将使整个人类的生活发生急剧变化，它能带来一场能源、电子、电工、交通等有关工业和其他许多科学领域的革命。

　　36年后，人类似乎又一次站到了超导技术突破性进展的门口。

　　捕捉“材料幽灵”

　　36年前的那场学术会议上，有科学家表示，超导技术突破性发展和灯泡、晶体管的发明一样重要，同时其所影响的范围将更加广泛。

　　“用于电力输送，特别是长距离输送上，可以大大节省能源；用于医学上的核磁共振成像系统，有助于心血管疾病的诊断，用于电子计算机，可以大幅度地缩小体积、降低成本，提高运算速度，利用超导体的抗磁性，可制造出速度极高的磁悬浮列车。”谢希德当年举例描述的应用，大多数已拥有成熟技术。

　　这也是LK-99如此激动人心的原因。事实上，捕捉这个“材料幽灵”的过程困难且曲折。

　　1994年，韩国高丽大学化学系创始人崔东植（Tong-Shik Choi）提出了一种离经叛道的ISB理论（Inter Atomic Superconducting Band，原子间超导带理论，另说该理论的最早提出者为苏联科学家）。该理论认为：通过一种无机一维高分子链，可以实现超导。此后，全世界只有他的研究生李硕培（Sukbae Lee）默默写过一篇相关的硕士论文——《基于ISB理论的超导性解释》（Explanation of Superconductivity by the ISB Theory）。

　　1996年，崔东植相中了他的学生金智勋（Jihoon Kim），说服他来自己的超导团队进行化学合成，顺便读个博士学位。

　　三年过去，一无所获。在即将放弃的1999年，金智勋在一个铅磷灰石的样品中发现异样——实验数据图表上一个微弱的波动，看似由超导引发。可惜这个类似超导的数据像幽灵一般，太模糊、太微妙。

　　此后，灰心的李硕培和金智勋都丧失了科研激情，他们成为有科学技能的“社畜”。李硕培博士毕业后在一所私立高校担任计算机老师；金智勋在电池公司打工。

　　2017年，崔东植忽然病重，弥留之际召唤两名爱徒叮嘱：“拜托了，继续研究下去。但是在完美实现之前，不要让世界看到它。”

　　LK-99“早产”

　　李硕培决意继承导师遗志。重建实验室，设备是第一道门槛，信誉完好的知名教授才能获得科研经费。由此，高丽大学教授权英完（Young-Wan Kwon）加入研究团队。

　　2018 年初，金智勋很快便重现了1999年发现的痕量超导现象。然而，信号依然太弱，数据时好时坏，距离真相时远时近。2020年，实验室因新冠疫情而封锁的一个早晨，金智勋在图表上看到了一个巨大的峰，这是“材料幽灵”的影子第一次被确切记录！3个月后，经过1000多次实验，这个困扰团队 20 年的幽灵终被封印在结晶里。

　　同年，韩国人向《自然》杂志投递了关于超导材料的论文，但赶上了美国罗切斯特大学助理教授、南亚裔物理学家兰加·迪亚斯（RangaDias）被学界证伪的风波。由此，LK-99的第一篇论文被拒收。

　　韩国团队讨论后认为，论文必须要有更权威的教授参与才能发表。此时，美国威廉与玛丽学院教授金铉卓（Hyun-Tak Kim）发表了一篇超导论文，于是又一名主流韩裔科学家与LK-99有了缘分。

　　众所周知，诺贝尔奖最多只能有三个人分享，而李硕培和金智勋必然占据两个名额，金铉卓加入后权英完被边缘化。2023年3月，LK-99专利申请通过；在一次激烈冲突后，权英完被团队解雇。

　　复旦大学先进材料实验室教授李世燕告诉《瞭望东方周刊》：“2023年6月，我在韩国开会时未听说LK-99的相关信息，实际上，4月30日相关韩文论文已经发表于一本影响力较小的杂志。后经询问，浦项科技大学一名青年主流超导专家表示‘他们的实验很简陋，研究室也位于狭小的地下室，李硕培和金智勋甚至从未进入过韩国主流超导领域’。”

　　2023年7月22日早上7时，权英完最后一搏，在ArXiv（指没有审查机制的一个电子预印平台，作者可在接受期刊审查前，在此提早宣告研究成果）平台上抢先发布了第一篇论文；而金铉卓在两个半小时后发表了一篇数据更为详实，却没有权英完署名的论文。

　　LK-99并未臻于完美，却已吸引全世界的目光。

　　众多实验室加入

　　作为主流超导专家，李世燕注重细节，“LK-99发表论文中数据的测量方式、呈现方式、表述方式甚至论文写作都相对业余”。他不相信LK-99具有室温超导材料属性，韩国低温超导界也不信，全世界都不信这个“草台班子”摸到了第四次工业革命的门口。

　　2023年7月30日，上海市超导材料及系统工程研究中心主任、超导应用研究专家洪智勇在东吴电子举办的内部电话会上表示：韩国研究团队公布的超导体极大概率不是室温超导。

　　在洪智勇看来，此次韩国团队报道材料的合成方法非常明确且简单。这种“明确和简单”，让“幽灵材料”复现门槛很低，全世界众多专业超导实验室纷纷加入。氧化铅、硫酸铅、坩埚以及偶入的氧气组合，被民众戏谑为“炼金术”。

　　2023年8月1日，中美实验室同日复现出LK-99超导晶体，世界为之振奋。

　　在物理和化学领域排名世界第一的美国劳伦斯伯克利国家实验室宣布，在超级计算机模拟下，晶格参数和韩国团队公布的实验结果仅相差1%，理论上证明这种用坩埚烧制常温超导体的办法存在可行性。

　　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韩国团队描述的样品磁悬浮角度更大。

　　华南理工大学物理与光电学院教授洗芝溪告诉《瞭望东方周刊》：“华中科技大学团队通过视频方式呈现了样品在磁场下的半悬浮状态，以及东南大学团队测量获得了零电阻信号，让我觉得摸到了室温超导的大门。”

　　8月2日，一直表示怀疑的李世燕也激动了。“我下午就知道东南大学团队的实验结果，但必须保密，也是一夜未眠。”

　　8月3日凌晨1点多，东南大学物理学教授孙悦在B站发出实验视频，该实验首次在常压、110K（K为开尔文温度，0K为零下273.15℃）下，成功观测到LK-99材料0电阻现象。孙悦强调：我们测量到0电阻，但没有抗磁性，所以我们并没有说是观察到超导。

　　洗芝溪说：“东南大学的实验结果非常震撼，甚至比华科大的结果还要震撼。”李世燕说：“中国超导研究很强，在110K下测到0电阻，如果具备超导的另一个抗磁性特征，就真的不得了。”

　　5月29日，合肥科学岛全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）（杜潇逸/摄）

　　科学运气琢磨不定

　　运气，可能是科学研究中最被渴求的光。

　　中国科学院院士封东来在《我爱物理的十个理由》中写道：中国台湾吴茂昆教授和他的韩国学生在实验室中，于液氮里看到了生长出来的超导材料。当时液氮价格不到此前使用液氦价格的百分之一，他们的发现在人类历史上真正让超导可以便宜应用。

　　1987 年，美国华裔科学家朱经武与吴茂昆，以及中国科学家赵忠贤相继在钇-钡-铜-氧系材料上把临界超导温度提高到 90K以上，液氮的“温度壁垒”（ 77K ）也被突破。这一年，谢希德教授说：超导技术研究取得突破性发展。

　　但此后36年，运气没有完全站在人类这一边。

　　2023年8月3日晚，韩国超导低温学会宣布经过科学研判后得出结论，认为LK-99不是超导体：实验材料没有表现出迈斯纳现象。

　　洗芝溪认为这个新闻并不准确：“韩国超导与低温学会是在韩国团队的论文和视频基础上，认为‘不能说是室温超导体’，其并没有获得相关样品，也没有自己合成新样品。”

　　8月4日，韩国能源工业大学透露，他们已经与量子能源研究所（即韩国团队的注册机构）签订了合作协议，在一个月前已经取得了LK-99样品，正在用高性能电子显微镜分析，预计需要6个月完成。目前，韩国各大学和研究机构都在紧锣密鼓地积极研究复现，还不能明确地说韩国方面已经否认其为室温超导材料。

　　“从目前已经有的复现结果来看，至少已经排除了韩国团队人为造假的可能——这在超导研究历史上常常会发生。”洗芝溪说。

　　显然，洗芝溪和李世燕对LK-99价值研判不同。

　　“根据许多对超导专业人士的采访报道，即便LK-99最后被证明不是室温超导材料，它所展示出的特性，已经具备一定的科学研究和工业应用价值。”洗芝溪表示，对于LK-99是否为超导体，甚至是否为室温超导体，他持谨慎乐观态度。

　　李世燕则更为冷静地告诉《瞭望东方周刊》：“如果LK-99仅具有低电阻特性，那它与现在大家关注的室温超导就完全没有关系了。低电阻材料太多了，谈不上推动产业变革。”

　　“耐心一点”

　　国际市场研究机构IMARC在2022年发布的一份报告中指出，2021年全球超导材料市场规模已达9亿美元，预计2027年将接近23亿美元。

　　8月1日，中美实验室同日宣布复现出LK-99超导晶体后，资本市场激情澎湃，A股超导概念股整体涨幅4.61%，5只个股涨停；美国超导股票AMSC盘前跳涨71%，最高涨幅150%。

　　资本市场认为，一旦超导技术突破，一切与电相关行业都将发生变革：更高效的电池、更普遍应用的量子计算机、更稳定的可再生能源储存都将诞生。在电影《阿凡达》中，悬浮于半空的哈利路亚山，不再是海市蜃楼；潘多拉星球上的常温超导材料已来到地球。

　　但资本的欢呼，在一系列否定性论文刊发后戛然而止。

　　2023年8月8日，北京大学量子材料科学中心的研究团队在ArXiv提交的论文显示，其合成的LK-99样品没有表现出超导性。

　　美国马里兰大学凝聚态物质理论中心（CMTC）称LK-99不是超导体，甚至在室温（或极低温度）下，它只是一种电阻非常高的劣质材料。

　　10日，普林斯顿团队表示认可中科院刊发的否定性论文：两篇论文都发现样品中存在Cu2S（硫化亚铜）杂质相。中科院团队认为LK-99的电阻率降低来自Cu2S的相变，而且未降至0，不算超导。

　　洗芝溪和李世燕认为，此次LK-99的复现实验极大的意义在于不同研究方式的呈现。“科学家公开了整个研究过程，观看直播、视频的网友也出了不少好点子，帮助他们完善实验。这一过程前所未有地调动了广大群众积极支持和参与科学研究的热情。”洗芝溪说。

　　封东来在回复《瞭望东方周刊》的采访邮件中写下，“Just be patient”（耐心一点）。

　　潜心研究，是现在给予室温超导技术最大的耐心和善意。

　　（洗芝溪为网名，该网名在多个知名平台上全程观测评论了LK-99复现全过程）

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