韩国室温超导研究，究竟靠不靠谱？

超导本是一个小众科学领域，但过去一段时间以来，却引发高度关注。

7月22日，韩国量子能源研究所研究团队在预印本平台arXiv上接连发布两篇论文，声称在常压条件下，一种改性的铅磷灰石材料能够在400K（127℃）以下表现为超导体。这种材料以两名论文作者名字的首字母命名为LK-99。

(资料图)

从7月22日至今，国内外多家机构陆续复现LK-99，室温超导成为社交媒体和资本市场的热门议题，在视频网站哔哩哔哩，LK-99材料的复现视频达到几百万的播放量。“室温超导”近14天的百度搜索指数，从一两百达到了万数量级，环比增长10077%。8月1日，美国超导股票AMSC盘前跳涨71%，最高涨幅150%，

8月2日，韩国超导学会宣布成立“LK-99 验证委员会”，将验证该成果的真实性。当地时间3日，“LK-99验证委员会”表示，由于与“LK-99”相关的影像和论文中没有呈现精确的迈斯纳效应，目前的证据仍不足以证明LK-99是室温超导体。迈斯纳效应是超导体从一般状态相变至超导态的过程中对磁场的排斥现象，该效应被视作超导实现的重要特征。

韩国量子能源研究所研究团队合成的LK-99的悬浮现象。图/韩国量子能源研究所研究团队发布视频截图

沸沸扬扬的韩国室温超导研究，何时能最终尘埃落定？室温超导材料可能开启的“第四次工业革命”，又是否会很快来临？

复现和质疑

室温超导体被视为现代物理学“圣杯”之一。对LK-99的关注，也在于“室温超导体”的巨大诱惑。

通常，电流穿过电线时会遇到阻力，一些能量会以热量形式损失掉。科学家发现，对金属导体而言，当电流通过时，温度越高电阻越大。自然而然，人们开始思考，如果温度能达到绝对零度，是不是电流电阻会变成零。

上世纪初，最后一个没被液化的气体——氦气成功液化，可用于制冷。1911年，荷兰物理学家海克·昂内斯等人在研究中发现，当温度降到4.2K以下时，金属汞（Hg）的电阻突然降为零。K是“开尔文”的简称，是热力学温标或称为绝对温标，每变化1K相当于变化1℃，但开尔文以绝对零度作为计算起点，-273.15 ℃等于0 K。汞成为了科学家发现的第一个超导体，其超导转变温度为4.2K。

学界将超导转变温度高于77 K（-196.15°C）的超导材料称为高温超导体，室温超导体又称常温超导体，是在室温中表现出超导性的材料，一般认为，室温大约在298K（25°C左右）。1911年到2018年，科学家成功将超导转变温度从30K提高到了250K。不过，根据德国科学家团队的研究，250K的超导转变温度仍需要170GPa的压强来实现，这一压强是常压的170万倍。此次韩国团队展示的LK-99则称在常压、400K的温度呈现超导性，如果被证实，无疑具有革命性。

超导材料几乎在所有电和磁相关的领域都有巨大应用价值。超导最直接的应用就在于电能传输，超导材料意味着电能传输过程中不会有能量损失。此外，因为磁感应强度与电流强度正相关，如果利用电流量很大的超导体做线材，能获得强大的外部磁场。比如，医院用于核磁共振成像的医疗设备，采用了超导体以获得强大磁性，高速磁悬浮列车也要借助超导材料。

韩国量子能源研究所研究团队发表的第二篇论文中，给出了制备LK-99的合成步骤：“第一步，通过化学反应合成黄铅矿……第二步，合成磷化亚铜晶体……第三步，将黄铅矿和磷化亚铜晶体研磨成粉末，并在坩埚中混合，然后密封入晶闸管中……将装有混合粉末的密封管在925°C的炉子中加热5~20小时。在此过程中，混合物发生反应，并转化为最终材料。”相比于之前超导材料制备过程中对压力和设备的要求，韩国团队的合成过程简单的令人惊讶。

要证明某一材料存在超导性质，其必须满足两个条件：零电阻和完全抗磁性，即迈斯纳效应。韩国量子能源研究所发布论文后，全球已有多个研究团队正在复现LK-99的合成，并验证其超导特性。北京航空航天大学材料科学与工程学院研究论文发现，合成的LK-99电阻不为零，也没有发生磁悬浮。印度国家物理实验室也发文称，在实验中未观察到悬浮或抗磁性，并认为可能是因为材料中铜的掺杂。

8月刚刚过去4天，每天都有新的LK-99复现进展。8月1日，一位B站用户发布了合成并验证室温超导材料LK-99的视频，华中科技大学材料科学与工程学院教授常海欣向媒体确认，视频确实出自所属团队。但由于该团队尚未检测其电阻特性，因此还不能做为成功复现的证据。

8月2日，曲阜师范大学一团队表示已经利用四引线法对此前合成的抗磁样品 LK-99 进行了初步的电阻测试，发现该样品在常温到 50K （-223.16℃）的低温范围内仍存在较大电阻值，与“室温超导”的零电阻特性相差甚远。

8月3日凌晨，东南大学物理学教授孙悦在B站发表的视频中表示，团队在110K（-163°C）温度以下常压条件下，成功观测到LK-99的零电阻。不过，孙悦在评论区强调，目前结果并不能证实LK-99就是室温超导，具体还需要进一步探索和测量。

此外，一些物理学家试图从理论层面对 LK-99 可能具有的超导特性进行解释。中国科学院金属研究所和美国劳伦斯伯克利国家实验室的两篇预印本文章进行了理论计算，他们发现LK-99有室温超导的可能性或具备一些超导特征。

韩国“LK-99 验证委员会”验证委员会委员长由首尔大学教授金昌永担任，成员来自首尔大学、成均馆大学、浦项工大等。截至目前，韩国成均馆大学、高丽大学、首尔大学等相关研究机构仍在进行重现 LK-99 的实验。一位不愿具名的超导专家对《中国新闻周刊》表示，现在韩国的室温超导还没有被验证，没有到达值得欢呼的时间节点。

害怕热点的科学家

与社交媒体的热烈讨论相反，不少研究超导的科学家对此较为冷静，甚至有意回避室温超导日益增加的热度。

8月2日，北京高压科学研究中心主任毛河光教授接受媒体采访时表示，“如果超导这么容易做，那我们以后不要去找专家去做这个事了，就让大家土法炼钢去。结果一定是，你会比专家多花很多功夫，而成功的概率几乎是零”。毛河光的观点在社交媒体上受到很多批评，有网友评价为“科学家的自大”。

多位超导领域内的专家认为，目前室温超导被过分关注，甚至有一些炒作行为。他们认为，关于超导，有可能被公众误读。前述不愿具名的专家对《中国新闻周刊》表达了一种担忧：“别以后提到超导研究，就认为研究者是一群骗子”。他认为这会伤害本来搞科研的人。

谈到业界有代表性的科学解释，多位专家提及南京大学超导材料和物理研究中心主任闻海虎的分析。7月28日，闻海虎接受采访时表示，韩国团队视频和论文中提到的电阻、磁化、磁悬浮三个证据都不足以成立。这与8月3日“LK-99 验证委员会”的结论相近。闻海虎的判断是在未接触韩国研究团队LK-99样品的情况下进行的。

时隔一周，在国内外各个实验室陆续复现后，闻海虎在接受《中国新闻周刊》采访时表示，根据判定超导的依据，目前的复现实验，都不足以证明LK-99是室温超导材料，其中实验的现象都可以用其他理论解释。

对于理论计算的支持，闻海虎认为，超导材料领域中理论模型只是提供一种解释，还是要以实践为主。他表示仿真中的参数和软件有不确定性，理论仿真不能作为可靠的验证手段。

其实，有关室温超导的呼声，每年都会出现几次。中国科学院物理研究所研究员罗会迁在《超导 “小时代”》一书总结了这些 “室温超导体” 研究的共性：“很难经得住推敲和考证，它们很难被重复实验来验证——有的根本没有公布成分结构或者制备方法，有的实验现象极有可能是假象，有的实验数据极有可能不可靠。”

闻海虎表示，韩国室温超导材料是他印象中关于超导最广泛的社会讨论。他回忆，此前大多数超导论文成果，并不会引起公众的讨论，科学家通过数据和图像可以判断大多数超导论文的可靠程度，“大多数时候一笑了之”。这次韩国的研究引起的关注，他认为和论文结果更加有隐秘性有关。

他介绍，对于超导的两个判据，有理解程度准确性的差异。例如，电阻下降中有些地方看到电阻箱显示为0，但是这个尺度可能需要放大到1万倍才能明确。一个人如果停留在对超导认识层面的话，就会认为韩国团队的论文很合理，实际上，还需要科学经验的判断。

艰难的证伪

“证伪比证实困难”，闻海虎认为，证伪需要更精细、更有逻辑、更有说服力，才能被评审接受。

3月15日，距离美国罗切斯特大学教授朗加·迪亚斯在美国物理学会年会上宣布发现高压室温超导材料并公布数据仅8天，闻海虎带领的团队就公布重复实验结果，推翻了迪亚斯等人的室温超导研究结果，引发轰动。

闻海虎教授团队的前述研究结果5月11日在线发表在《自然》杂志上：他们制备的氮掺杂的镥氢化物（又称镥-氢-氮化合物）没有表现出近常压室温超导性。

当时，仅用短短8天验证结果，闻海虎认为是巧合加上积累，他的实验室合成原料和条件都具备，合成路线又成功了，所以能很快制备出材料。闻海虎在第一眼看到迪亚斯的论文时，觉得“数据看起来非常让人震惊和漂亮”，但是后来发现了原始数据和分析过程数据中的问题。

与迪亚斯的论文不同，闻海虎在刚看到LK-99论文和视频的时候，就认为这大概率不是室温超导材料。首先视频里的小“超导体”有跌落到磁体表面的过程，这是超导体不可能有的。其次，电阻测得也不好，从数据上看不出零电阻，论文里也没有判断超导的标准磁化曲线，这都让闻海虎的怀疑非常大。经过几天的验证，国内外的团队都没有观测到符合判断超导体条件的实验现象。

对于韩国量子能源研究所团队，闻海虎也有自己的判断。他介绍说，该团队中的成员不是超导领域中非常职业化的研究人员。他们的论文中，关于电阻测量、磁化测量和磁悬浮现象的证明程度不足，或说明他们对超导的基本认识有一些欠缺。

闻海虎认为，韩国量子能源研究所具备基本的科研条件以及测量磁性的设备，但是该团队在电测量的时候运用的“四探针法”，通常是在测量零点几毫米的小样品的时候使用，大样品通常采用稳定性更好的固定电极法，韩国团队电测量的方法显得不够专业。

对于LK-99材料，闻海虎认为LK-99的路线还在主流研究框架内，很难有开创性的解释。闻海虎介绍说，LK-99如果被证明不是室温超导体，谈不上对超导学界有什么影响。LK-99作为一种材料电阻虽不是零，但仍属于电阻较小的材料，其具有较小电阻率的原因尚不清楚。

闻海虎称，LK-99目前测的数据，比铜的电阻率还是要大几倍到10倍，加上价格和延展性等因素，这意味着其应用价值不大。对于LK-99作为一种抗磁材料的意义，闻海虎认为，目前LK-99表现出的抗磁性谈不上优秀，而抗磁材料距离工业上的大规模应用还有一定距离。

其实，在超导领域，跨越式、偶然的材料发现比较常见。例如1986年，中国科学院物理研究所赵忠贤等人发现锶镧铜氧化物超导体，就是在开国际会议中受到会场海报的启发，获得灵感。但是闻海虎认为，这也并非纯粹的偶然，超导材料的发现还是依赖于专业的积累和平时的思考，需要有很深的造诣。

闻海虎的团队7月25日开始进行LK-99的复现合成。8月3日，闻海虎团队完成了制备和检测，进行进一步测量。他介绍，如果没有获得样品，还要证伪的话，首先要保证制备的材料与LK-99的晶体结构尽可能相同，然后测量电阻突降的过程。由于室温超导材料在低温条件下一定是超导，如果在2K的条件下材料还有电阻，就不能说它是室温超导材料。再加上麦斯纳效应判断，两者加起来就可以敲定是否为超导材料。

在得出完备证据前，闻海虎认为还是不能完全排除LK-99是室温超导的可能，“如果材料制备非常干净也可能会发生奇迹”。由于闻海虎团队目前制备出的材料不太规则，测量效果不理想，团队还在进一步制备材料进行测量。

闻海虎认为，如果“LK-99验证委员会”得到最初的LK-99材料，是很快可以得出结论的。验证委员会一旦能够接触样品，只需测量其磁化率和电阻，看看LK-99是否具备超导体的完全抗磁性和零电阻，很快能真相大白。

作者：孙厚铭

责任编辑：

关键词：