南韓物理學家聲稱「發現第一個室溫常壓的超導體」

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南韓的物理學家在不需要同儕審查的論文發布網站Arxiv,發布一篇論文,名為「第一個室溫常壓的超導體」。令人驚訝的是,他們使用的超導物質非常容易製備,目前正在等待其他學者的再現實驗,確認其數據的真實性。建議謹慎看待這項科學研究的成果,三年前美國物理學家 Ranga Dias 曾宣布發現高壓狀態下的室溫超導體,並成功在《自然》期刊發表,後來因為其他實驗室無法再現其結果,而被撤下。

不過這個消息之所以重要是因為,假如是真的了話,那就會如撰文者在文章末尾所說的一樣,「這個研究成果將會是一個嶄新的歷史事件,開創人類的新紀元。」他們的說法毫不誇張。

讓我們來看一下超導體的兩個重要特性

首先是電阻為零,也就是說,電流在超導體流動時,可以使其電能不會有損耗,並不像一般的電線會發熱,產生熱能到空氣中。

這個特性除了能減少電力傳輸的損耗,降低電流的發熱量外,更能夠大大改變能源的儲存方式。因為以往儲存電能,只能將其轉化成重力位能 或 化學能,如:水庫和電池。而超導迴圈不損耗的特性,代表可以直接把電能以電流的形式,存在電場與磁場裡。

Meissner Effect : Meissner Effect - YouTube

第二個值得注意的超導特性是邁斯納效應,意思是超導體可以懸浮在磁鐵上。其中一個著名的演示和應用便是超導磁浮列車。
你會注意到這些演示影片,會加液態氮之類的冷卻劑,讓其降低到非常非常低的溫度,如零下一百多度C,代表著超導現象通常只在極低溫發生。

然而,這次南韓的研究結果卻指出,超導體可以存在於室溫與一般的大氣壓力。

回顧超導體的歷史,便可知道這項成就,有多麼的不可思議。

實驗上:專注於提高達到超導電性的臨界溫度

1911年研究低溫物理的昂內斯在 -269 °C,接近絕對零度的狀態下,發現金屬的超導性。
經過72年後,1983年,米勒與比得諾茲才發現銅氧化物這類物質,在零下240度左右會有超導現象。
1987年吳茂昆發現 -183度C 的銅氧化 物超導體,這是首個高於液態氮-196度的超導物質。這類臨界溫度高於-196度的超導體,就被稱為高溫超導。

從這張歷史演進圖可以看到,超導現象不是要求極低溫,就是要求極高壓的環境。一直沒有辦法讓超導變成一個可以普及的材料特性。

而這次,南韓物理學家用一個簡單製備的物質,在一般的大氣壓力下,做出臨界溫度高達127度的超導體,這是遠超過去一百多年來物理學界的努力成果。若是真的,其影響力將完全不亞於人工智慧對人類社會的影響。

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王弘禹

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