闻海虎教授: 目前的复验实验还没有出现明确证明LK-99中存在超导的证据

搜狐科技《思想大爆炸——对话科学家》栏目第20期，对话南京大学教授、超导材料和物理研究中心主任闻海虎。

嘉宾简介

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闻海虎，南京大学物理学院教授、南京大学超导材料和物理研究中心主任、美国物理学会会士，曾获海外华人物理学会亚洲成就奖、国家自然科学奖一等奖和二等奖等。曾担任中国科学院物理研究所超导国家重点实验室主任。主要研究领域为探索合成新型超导材料和研究超导物理。

划重点

1.如果能做到室温超导，将大幅度降低材料使用成本，如制冷成本，也将创造更多应用场景，有可能开启第四次工业革命，是我们大家梦寐以求的事情。

2.室温超导被称为“圣杯”，想获得当然没那么容易。目前对于超导的理解是基于‘库珀对’导电，在高温度环境下形成稳定的库珀对还是很难的。因为温度越高，原子振动越厉害，就把倾向于形成电子库珀对的能力破坏了。

3.刚刚出现的理论研究只能作为佐证或辅助性说明。这类文章比较多，支持但是并非证明了该室温超导。

4.室温超导也许要沿着电子关联和氢元素多元材料方向发展，这些方向是值得深入研究的。

5.室温超导的研究一定要做到“有理”和“有度”，“有理”是指大家做的研究要符合“超导之理”和“材料科学之理”。“有度”是指不能带节奏地炒作，尤其是与资本市场结合时，不要歪曲事实，要用实验数据说话。“有度”也包括不要在科学研究中带有民族国家的歧视，一切有实质性的科学都是欢迎的，不管来自哪个国家。

出品｜搜狐科技

作者｜郑松毅

编辑｜杨锦

零电阻、无损耗、通电不发热，这样的材料，让无数科学家矢志以求。如果还能在高于 0°C的工作温度下表现出超导性，则更加令人激动。然而，烧坏了诸多“炉子”后，室温超导这一“物理学的圣杯”依然未被拿下。

继年初迪亚斯的“虚惊一场”后，近日，来自韩国的室温超导团队发表的一篇论文再起风云，引来全球众多研究机构开展重复实验，试图探寻改性铅磷灰石（LK-99）室温超导的真相。

围绕当前已完成的改性铅磷灰石室温超导重复实验结果，以及室温超导新材料研究方向等话题，搜狐科技与南京大学教授、超导材料和物理研究中心主任闻海虎展开了深度对话。

闻海虎表示，从目前重复实验结果来看，还没有出现明确证明LK-99是室温超导的证据，如真正的零电阻和超导状抗磁现象，当然样品还有可能不完全一样。“判断材料是否为超导体需具备两个条件——零电阻和完全抗磁性，从目前重复实验结果来看，LK-99并没有满足上述条件。”

8月1日，华中科技大学常海欣教授团队直播演示LK-99验证实验，画面中LK-99晶体在磁体的影响下被认为表现出了抗磁性并呈磁悬浮态。闻海虎认为，该现象仅仅证明该材料有磁性，多半是抗磁性，但是证明不了是超导磁悬浮，有可能是像有些材料中的轨道电流形成的抗磁现象。

“如果你认真去看，当磁场靠近时晶体是立了起来，但如果是超导的话，应该整体悬浮起来，并且浮起来后应该很稳定地悬着，想把它拿开或是再靠近都是很困难的。”他强调，很多人认为磁悬浮是由迈斯纳效应造成的，但实际上磁悬浮是由磁通钉扎效应造成的。

他认为，该晶体能立起来有两种可能，其一是该材料具有弱铁磁性，有弱铁磁性的样品在磁体表面也会立起来。第二种可能是它具备抗磁性，但不像超导类抗磁。

美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）发文表示，其使用了密度泛函理论（DFT）和GGA+U方法进行了计算，看起来似乎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。闻海虎认为，“理论研究只能作为佐证或辅助性说明，这类文章以前也比较多，但是不能就一定出现超导。如果这件事引起轰动，我觉得跟物理学领域的发展是不相符合的。”

在闻海虎看来，北航和东南大学的实验做的都很漂亮，用科学严谨的实验步骤证明了LK-99不具备室温超导特征，与韩国发表的论文中展现的实验结果大相径庭，令人不得不怀疑韩国团队用四探针法（four-probe resistivity and magnetometry）进行测量时是否出现了错误。最新的东南大学显示的数据在110K电阻以及变得很小，是否是超导体，还未可知。相比较下，他认为韩国研究团队在论文中的表述是非常不严谨的，并没有说清楚在材料制备过程中，高温下试管如何破裂以及混入了多少氧气，也没有进一步说明“提纯”提的是什么。他表示，接下来会继续进行实验，观察这些影响因素导致的结果。

“如果（已经）证明了LK-99不是超导体，想在这个材料的基础上改一改实现超导的几率我认为几乎没有。”

除了LK-99，是否还有其他材料具备实现室温超导的潜力？

闻海虎认为，富氢材料仍是一个值得研究的方向，如果变成多元以后，有没有可能在富氢材料中找到常压下结构既稳定又超导（的材料）。第二个是利用磁交换作用实现高温度超导的研究也没有上限，甚至有达到室温的可能性，这个大家也都在做。

低温超导和高温超导（高温超导的材料是指在室温以下,但是高于40K温度的范围内,具有超导特性的材料）都被实现过，为什么室温超导如此难以实现？闻海虎解释道“既然室温超导被称为‘圣杯’，那想获得当然就没那么容易。目前对于超导的理解基本上是基于‘库珀对’导电，在高温度环境下形成稳定的库珀对还是很难的。因为温度越高，原子振动越厉害，就把倾向于形成电子库珀对的能力破坏了。”

超导材料的应用前景广阔，闻海虎介绍，超导应用分为“强电应用”和“弱电应用”以及“其他应用”，“强电应用”包括但不限于超导储能、超导电缆等，“弱电应用”有超导滤波器（民用通讯基站、雷达和导弹制导）、超导SQUID器件（深海潜艇探测、心脏和大脑磁谱仪）等，“其他应用”包含超导磁悬浮（磁悬浮列车、军用陀螺）等。

他表示，如果能做到室温超导，将大幅度降低材料使用成本，如制冷成本，也将创造更多应用场景，有可能开启第四次工业革命。

闻海虎强调，室温超导的研究一定要做到“有理”和“有度”，“有理”是指大家做的研究要符合“超导之理”和“材料科学之理”。“有度”是指不能带节奏地炒作，尤其是与资本市场结合时，不要歪曲事实，要用实验数据说话。他补充道，“有度”也在建议不要在科学研究中带有民族国家的歧视，每个国家都有优秀的科学家，歧视行为实际上是犯不着的，也是不应该的。

一、 “华科大的实验不像超导磁悬浮，如果是超导，应该整体悬起来。”

搜狐科技：韩国最新室温超导的研究声称在常压条件下，一种改性的LK-99能够在127℃以下表现为超导。随后，美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）的计算机模拟结果从理论上支持LK-99可能为室温超导体。但该研究结果仍存在争议，有专家认为这可能是超导假象，从电阻、磁化和磁悬浮三个考核标准来看，重复实验结果都不足以说明它是超导材料。您认为判断该材料是否为超导材料的评判标准是什么？

闻海虎：铅磷灰石是7月22日由韩国研究小组Quantum Energy Research Center（量子能源研究中心）及其他单位的韩国科学家发现的。铅磷灰石其实有点像磷酸铅掺了部分铜。它的分子式看起来比较复杂，但分了三个步骤去制备并不是很困难，都是马弗炉就能烧，有些地方需要真空，有些他说甚至放在空气里就能烧。

我们知道超导有两个重要判定因素，一个是零电阻，另一个是完全抗磁性。同时，二类超导体有磁通，我们叫磁通钉扎，造成磁悬浮。所以磁悬浮不是迈斯纳效应造成的，而是磁通钉扎效应造成的，我必须要澄清一下概念。即便你看到磁悬浮不证明它是迈斯纳效应，磁通钉扎效应的磁场远远高于迈斯纳磁场。

从电阻来看，我选择一条电阻曲线（闻海虎用PPT展示韩国团队研究结果数据图），这个地方在400K，100多度的时候突然有一个陡降，陡降之后到了一个低电阻态。在低电阻态时，还是能看出来它的电阻或高或低。到某些地方，比如到20多度的时候，电阻看起来像零，这个地方要小心，因为纵轴表示的电阻率是非常大的量级，那么在这时候如果放大来看的话，电阻是不是零就不一定了。它现在还没有一套让我们相信是完全零电阻的数据。因此要看看这个小电阻会小到什么地步很重要，有可能就是小电阻的非超导态。

第二个就是抗磁性，数据显示的是负的磁化，表明它是抗磁。但这种抗磁不足以说明它是超导抗磁或超导磁悬浮，因为超导抗磁或磁悬浮有本身的特色。

另外还发现他们的样品有一个跌落过程，当这个磁体挪到边上，突然跌落，这个过程超导体的磁悬浮是不会出现的。因为超导体有磁通钉扎效应，即便这个地方磁场低一点也不会跌落。我猜测要么是弱铁磁，要么是抗磁，但不是超导抗磁。

搜狐科技：从目前重复实验的结果来看，LK-99是否具备室温超导特征？

闻海虎：这个问题问的非常好，韩国人早期的数据是说它有超导，我们国家现在有好几个组已经重复了实验，包括东南大学、北航等。从目前这些实验数据来看，都是没有超导表现，只有昨天华科的老师显示一个小的晶体材料在磁体去靠近的时候能够立起来。

按照我的经验判断，该现象并不是超导磁悬浮，而有可能是像轨道电流抗磁的一种抗磁现象。如果你认真去看，当磁场靠近时晶体是立了起来，但如果是超导的话，应该整体是悬浮起来，并且浮起来后应该很稳定地悬着，想把它拿开或是再靠近都是很困难的。

晶体能立起来有两种可能，其一是该材料具有弱铁磁性，有弱铁磁性的样品在磁体表面也会立起来。第二种可能是它具备抗磁性，但不是超导类抗磁，超导类抗磁因具备磁通钉扎特性是非常稳定的，而视频中晶体的悬浮状态看起来并不稳定。

搜狐科技：美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）的计算机模拟结果从理论上支持LK-99可能为室温超导体，您怎么看？

闻海虎：我们圈内的人是这样一个态度，认为理论可以作为佐证或是辅助性说明。文章中提到了“flat band（平带）”，对别的材料如果发现一个平带，有时人们也总会去argue它可能会形成一个奇异电子态的材料，可能帮助形成超导。

因此，我认为这么一篇理论文章只能作为一个佐证和说明，如果这件事引起轰动，我觉得是跟物理学领域的发展是不相符合的。昨天我听说国际股市大涨，我觉得也很蹊跷，如果仅是因为一篇理论文章的话我觉得不至于。

搜狐科技：您觉得北航和东南大学的重复实验做的怎么样？

闻海虎：北航和东南大学的实验做的都是很漂亮的，至于做出来的结果显示的是半导体而不是超导，一开始被说是样品和韩国的不一样，那韩国人后来讲了几句“不可琢磨”的话，说要管子破裂才能形成相，然后还要氧气进去。究竟多少氧进去，什么状态的氧进去，在什么温度下进去都没有说清。要用科学的术语，科学规范地去做。

我觉得北航和东南大学的工作做的都很规范，我看了结构衍射图，意味着结构衍射图中的成分与韩国人的结果类似，但现在并无超导表现，甚至不导电。东南大学最新的一组数据显示了一个小电阻态，但是没有超导磁滞回线作证，也许就是小的组态，而非超导。我们圈子里的人甚至在怀疑，韩国团队用针尖做四探针法（four-probe resistivity and magnetometry）进行测量时是否出现了错误。

韩国人也在说“不断提纯”，我觉得这也不是一句科学术语，怎么提纯？把什么相提纯出来？这些都需要用科学规范的术语说，而他们没有叙述详细的过程。

我们现在也在这样做，甚至想打破一个管子看看，然后想测那个低阻态，看看究竟是低阻态还是超导态，这是我们下一步想做的。韩国人说要一个月来验证也是莫名其妙的一个说法，大家掌握了诀窍很快就能做出来，并不是很难。

二、“室温超导能节省成本有希望带来第四次工业革命”

搜狐科技：了解您的团队也正在进行重复实验，能否请您总结下LK-99的过程中有没有遇到什么困难点？

闻海虎：它分为几个步骤，首先用氧化铅加硫酸铅生成中间物lanarkite，第二个步骤也比较简单，就是把磷和铜放在一起生成铜三磷。这两个步骤都是容易操作的，我们都做的很好。

再到下一步有一个问题，如果用铜三磷和lanarkite材料来化学配平的话，就会发现配不平，直接配平的话容易产生很多杂质，那么除了以上两种化合物，有的组就想到添加一个其他化合物进行配平，最后得到一个干净的东西。最好不要形成固体化合物夹杂在里面，会干扰成分分析。

搜狐科技：低温超导和高温超导都曾被实现过，为什么人类还要一直追求实现室温超导？

闻海虎：低温超导体要用液氮来运行，成本非常贵。高温超导体虽然说温度是高于液氮温度了，但还是要用液氮，成本也是很高，当进行长距离输电时是做不到的，因为不能每50米搞一个基站来提供液氮，这个技术难度很大。

因此，就要找温度在室温，比如300多K，并且不加压的，就是环境压力（1个大气压）就能用的超导材料，这个就不得了，极有可能造成第四次工业革命。

搜狐科技：室温超导被称为百年物理学领域的“圣杯”，但为何迟迟没有得以实现？室温超导实现的“瓶颈”在于什么？

闻海虎：既然被称为‘圣杯’，那想获得的话就没那么容易。目前对于超导的理解基本上是‘库珀对’导电，在高温度环境下形成稳定的‘库珀对’还是很难的。因为温度越高，原子振动越厉害，就把倾向于形成电子库珀对的能力破坏了。

室温超导是一个极具挑战性的重大科学问题，但又不是不可能实现的。

对于室温超导这个事情，我倒有一个观点。室温超导的研究一定要做到“有理”和“有度”，“有理”是指大家做的研究要符合“超导之理”和“材料科学之理”。“有度”是指不能带节奏地炒作，尤其是与资本市场结合时，不要歪曲事实，要用实验数据说话。“有度”也包括不要在科学研究中带有民族国家的歧视，每个国家都有优秀的科学家，歧视行为实际上是犯不着的，也是不应该的。一切好的科学，有实质性的科学都是受欢迎的，不管来自哪个国家。

搜狐科技：退一步来说，假设韩国的此次研究未通过重复实验的考验，其是否给室温超导的研究带来了新思路？能否在LK-99材料基础上加以改造，从而实现更接近室温超导的材料？

闻海虎：一方面可以深入研究下从高阻态到低阻态的转变是什么，低阻态从技术上来说有没有应用价值。另外是它具备抗磁性，据我所知目前抗磁性的材料还不是很多，能否利用它的抗磁性实现一些应用也值得做一做。

但是，如果证明了LK-99不是超导，想在这个材料的基础上改一改实现超导的几率我认为几乎没有。

三、“富氢材料是室温超导值得研究的方向。”

搜狐科技：除了LK-99，还有没其他材料有可能实现室温超导？

闻海虎：富氢材料仍是一个值得研究的方向，如果变成多元以后，有没有可能在富氢材料中找到常压下结构既稳定又超导（的材料），这个不能放弃。

第二个是利用磁交换作用实现高温度超导的研究也没有上限，甚至有达到室温的可能性，这个大家也都在做。比如最近除了铜基，中山大学在镍基里面做了开创性的工作，突破了液氮温度，但离室温还有些距离。

搜狐科技：很多人说超导的应用前景广阔，极具吸引力，能否请您介绍下超导的应用场景？

闻海虎：超导应用分为“强电应用”和“弱电应用”以及“其他应用”，“强电应用”包括但不限于超导储能、超导电缆等，“弱电应用”有超导滤波器（民用通讯基站、雷达和导弹制导）、超导SQUID器件（深海潜艇探测、心脏和大脑磁谱仪）等，“其他应用”包含超导磁悬浮（磁悬浮列车、军用陀螺）等。

再比如大型的超算，超算里面有很多的芯片，以及很多电路板，那些密密麻麻的元器件是发热的，中间导通部分用的是常规的金属，那你用室温超导体的话这个热量就省下来了，很可能大大提高它的计算容量和空间密度，从而提高计算能力。

如果能做到室温超导，将大幅度降低材料使用成本，如制冷成本，也将创造更多应用场景，有可能开启第四次工业革命。

搜狐科技：为什么室温超导研究领域会频繁出现“学术乌龙”事件？

闻海虎：我认为是欲望和利益。其中一个欲望就是诺奖，谁第一个发现室温超导就很大概率能获得诺奖。另外，就是其商业价值很大，很多人急于求成。

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