室温超导

室温超导,或称常温超导,即在室温常压条件下实现的超导现象。能实现室温超导状态的材料被称为室温超导体或者室温超导材料。

超导是指某些物质在一定温度条件下(一般为较低温度)电阻降为零的性质。超导现象通常在相当低的温度才能实现。1911年,荷兰物理学家昂内斯(Kamerlingh Onnes)在研究中发现,当温度降到4.2K以下时(接近绝对零度),金属汞(Hg)的电阻突然降为零,为人类打开了超导这扇大门。1986年4月,IBM研究实验室的物理学家柏诺兹和缪勒发现了临界转变温度为35K的镧钡铜氧超导体。通过元素替换,1987年初美国吴茂昆(朱经武)等和我国物理所赵忠贤等宣布了90K 钇钡铜氧超导体的发现,第一次实现了液氮温度(77 K)这个温度壁垒的突破。这类超导体由于其临界温度在液氮温度(77K)以上,因此通常被称为高温超导体。

超导体具有完全电导性、完全抗磁性、通量量子化三大特性,有着广阔的应用前景,例如储能、磁悬浮列车、电力输送、核磁共振等领域。目前,超导技术的应用还具有相当的局限性,原因在于需要被冷却至极低温,且需要施加极高的压力才能实现超导态。因此,室温超导体被视为现代物理学“圣杯”之一。

[B]意义[/B]

分析认为“如果有人能够攻破室温常压超导,并最终实现商用,其巨大的价值很有可能开启第四次工业革命。”

浙商证券指出:目前超导材料的应用局限于低温和高压环境,如果室温常压超导材料取得突破,将在能源、交通、计算、医疗检测等诸多领域产生变革。:

更高效的能源传输、转换与存储:超导材料利用零电阻的特性,可以无损耗地传输电力,使得能源传输效率、稳定性和可靠性极大提升;

更高速的交通方式:超导材料带来电能传输效率的提升和磁悬浮列车降低成本的可能,将直接影响高速交通方式变革;

更快的信息处理速度:超导材料在低温环境下具有高度的量子特性,可用于构建量子计算机,运算速度远超现有计算机,或将在信息处理领域带来巨大变革;

更先进的治疗手段:超导材料在医学领域具有广泛的应用,例如MRI、超导线圈等。常温常压下超导材料的出现,将为医疗设备的小型化和便携化提供可能,推动医疗技术的发展。

[B]事件[/B]

2023年7月,韩国团队在arXiv上传了两篇论文,宣称成功合成了世界上第一个室温常压超导体——改性铅磷灰石晶体结构(LK-99)。LK-99是由铅磷灰石稍加变动的六方结构,引入了少量的铜,使其可以在127摄氏度(400K)以下表现出超导性。

随后,国际上多个研究团队试图合成“LK-99”,验证其实验结果。

7月31日16:13,北航的研究人员在arXiv上提交了论文,称实验结果未发现LK-99的超导性。他们得到的LK-99样品,其X射线衍射图谱和韩国团队一致,但无法检测到巨大抗磁性,也未观察到磁悬浮现象。从电输运性质来看,LK-99更像是半导体;从电阻率看,LK-99与超导体的零电阻不符。

7月31日17:58),美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)研究员西尼德·M·格里芬在预印本网站arXiv提交了标题为《铜掺杂的铅磷灰石中相关孤立扁平带的起源》(Origin of correlated isolated flat bands in copper-substituted lead phosphate apatite)论文。格里芬表示,他们使用了密度泛函理论(DFT)和GGA+U方法进行了计算,为近期韩国团队所谓的“室温常压超导材料”提供了理论依据,她认为,计算结果显示,LK-99可能存在超导性能,具备高温超导体费米能级平坦带特征。

8月1日凌晨,美国泰吉量子公司公布照片称,新发现一种室温超导材料系一种石墨烯泡沫材料,非常易碎。公司已经获得了一项关于室温超导材料的重要专利,这可能意味着该材料将进入生产阶段。

同日下午,一位国内网络博主发表视频称,华中科技大学团队成功合成可以磁悬浮的LK-99“室温超导晶体”,现已通过迈斯纳效应验证。

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