韩国“室温超导”争议疑云始末

低温超导体现象过程展示（图片来源：罗切斯特大学）

ChatGPT 大模型热度刚刚下降，韩国、美国和中国的科学家们又因 " 室温超导 " 技术话题激起了科技圈新一轮的争议与关注。

北京时间 8 月 1 日，美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）团队在 arXiv 平台提交了一篇题为《铜取代磷酸铅磷灰石中相关孤立平带的起源》论文，利用超级计算机模拟发现铜取代磷灰石中的铅时引起结构畸变，其结果支持一周前韩国科研团队发现室温超导体 LK-99 晶体的实验成果，晶格参数与此前实验结果相差 1%。

这是全球首个证实 " 常温常压超导体 " 理论可行的相关论文，为 " 室温超导 " 材料的技术研究提供了新的方向和启示，有望推动千亿规模的室温超导产业应用发展。

【资料图】

一周前，韩国科研团队利用掺杂铜的铅磷灰石材料 LK-99 晶体称实现了 " 室温超导 " 现象，学术界则对此争议颇多，多个团队进行 " 复现狂潮 " 以证伪。

除了美国团队之外，8 月 1 日下午，中国的华中科技大学材料学院团队也成功首次验证合成了可以磁悬浮的 LK-99 晶体，俄罗斯科学家 Iris Alexandra 也成功复现，但印度国家物理实验室团队两次复现均失败，中国科学院物理所、华中科技大学另一团队实现了未经证实的部分复现。

早在 2020 年《科学》杂志发文称，" 终于，室温超导实现了 "，但在之前，美国迪亚兹的 " 室温超导 " 实验却都无法实现复现，整体是失败的。（注：详见钛媒体 App 前文：《全球热议 " 室温超导 " 新突破，一场新的能源革命要来了？》）

值得一提的是，8 月 2 日有消息称，韩国 " 室温超导 " 论文作者李硕裴（Sukbae Lee）表示，论文存在缺陷，系团队中的一名成员、Young-Wan Kwon 教授未经其他作者许可擅自发布，目前团队正向 arXiv 要求下架论文。

有趣的是，ChatGPT 之父、OpenAI CEO Sam Altman 则直接发文吐槽：一个月前大家关注的是马斯克（Elon Musk）和马克 · 扎克伯格的社交软件争斗，而现在，人们却因可能将拥有一个真正的室温超导体而惊呆了。

受此消息影响，资本市场相关概念股似乎已经提前 " 沸腾 " 了。8 月 1 日美股，风力涡轮机电子控制系统公司美国超导（NASDAQ:AMSC）一度涨超 100%；而国内超导个股永鼎股份、法尔胜、百利电气上涨 20% 触及涨停板。

历经 192 个小时的 " 室温超导 " 争议和反转

公开资料显示，室温超导体全称为超导电性，又称常温超导体，是指可以在高于 0 摄氏度的温度有超导现象的材料。而超导体的一个特性是 " 零电阻 "，亦即电流通过时，没有因为受到任何阻力而导致损失，因此，这是一种革命性的材料。

多年来，寻找一种无需极低温或者极高压就可以使用的超导体是超导界的一大梦想。

1908 年，荷兰物理学家昂尼斯（Heike Kamerlingh Onnes）成功液化了氦气，并获得了接近绝对零度的低温 4.2K（约 -269 摄氏度）。1911 年，昂尼斯等人用液氮冷却金属汞时发现，汞的电阻在温度降至 4.2K 左右时急剧下降至消失，具备完全导电性，1913 年昂尼斯又发现锡和铅也和汞一样具有超导性，同年由于对物质在低温状态下性质的研究以及液化氦气，昂内斯被授予 1913 年诺贝尔物理学奖。

而超导的概念随之而来。

此前，超导体必须在极低温环境下工作，技术分类主要有四种：低温超导，需要在 40K（约 -233.15 ℃）以下液氮温度才能达到超导状态，常见低温超导体包括铌钛合金、铌铝合金等；金属超导，常见的金属超导体包括铅、铝、汞等，需要非常低的温度才能实现超导；铁基超导；铜氧化合物超导，是铜氧化物（cuprates）为主要成分的超导材料，优势在于超导转变温度相对较高，可以在液氨温度以上实现超导。

1987 年，研究人员发现了一种含铜的超导体，其工作温度为零下 196 摄氏度。后续实验最终将超导温度提高到 -140 摄氏度。

从学术界角度看，目前，全球并没有研发出真正实用的室温超导体及材料，所以很多科学家开始不断实验，寻求全球首个常温超导体以实现 " 革命性技术突破 "，主要由于超导体被用于为粒子加速器和核磁共振设备中磁铁提供动力，它们是量子计算机的基石，而量子计算机的性能最终可能超过世界上最好的超级计算机，如果它们不需要冷藏从而更容易操作和制造，产业影响可能会更广泛。

2023 年以来，主要有两个事件催化了 " 室温超导 " 引起广泛关注：美国迪亚兹室温超导成果争议，和韩国科研团队的实验。

今年 3 月 7 日，美国纽约罗切斯特大学物理学家朗加 · 迪亚兹（Ranga Dias）在美国物理学会年会上介绍研究新进展，称团队创造出的超导可在室温和相对较低的压力下工作。

这不是迪亚斯第一次将室温超导公之于世。2020 年，迪亚斯发布论文称，已经在实验室将氢、碳和硫元素，在金刚石压腔中通过光化学合成简单的碳质硫氢化物 ( CSH ) ，并将其超导临界温度提升至 15 ° C。然而，Nature 认为迪亚斯的数据处理方式有问题，其实验结果也未能成功复现，因此该篇论文以被撤稿告终。

而今年迪亚兹的最新论文声称，要在 1 万倍大气压下才能实现室温超导，但最后全球没有实验室实现该研究的复现，暂时被证伪。

时隔四个月后的 7 月 23 日，韩国科学技术研究院（KIST）量子能源研究中心团队在未经同行评议的预印版论文平台 arXiv 上发布了一篇题为 " 首个室温常压超导体 " 的论文，描述称实验发现了一种名为 LK-99 的新型室温超导体。该论文还伴随着 arXiv 上的姊妹论文、一篇韩国期刊上的论文、一个获得超导体的证明视频以及一项专利申请。

其中，第一篇（arXiv:2307.12008）的提交人是署名高丽大学教授 Young-Wan Kwon，剩下两位署名作者为 Sukbae Lee、Ji-Hoon Kim，截至目前该室温超导论文进行了一次修订，论文共有 22 页；而第二篇（arXiv:2307.12037）的提交人是：Hyuntak Kim（来自威廉 - 玛丽学院），有六人署名。

钛媒体 App 了解到，上述两篇文章的内容大体相同，都是宣称发现了第一种室温常压超导体，其中第二篇文章内容更丰富一些，提供了材料合成的详细方法，展示了磁悬浮现象，并更详细地推测了导致这种常温超导现象的机理。

LK-99 晶体的超导现象过程（来源：论文）

论文显示，韩国科研团队在材料合成部分采用 " 改性铅磷灰石晶体结构（下称 LK-99，一种掺杂铜的铅磷灰石）"，合成方法直接、简单、便宜，甚至能在常压下 127 摄氏度实现超导，研究过程核心为以下三个步骤：

第一步：用摩尔比 1：1 的氧化铅和硫酸铅粉末在 725 摄氏度和 10^-3Torr（真空度测量）条件下发生固相化学反应，合成黄铅矾：

第二步：在 550 摄氏度和 10^-3Torr 条件下合成磷化亚铜（一、二步可独立进行）：

第三步：一、二步的产物研磨成粉末后，在 10^-3Torr 条件下，加热到 925 摄氏度，合成掺 Cu 的铅 - 磷灰石（即 LK-99）。

与迪亚兹成果后面的反馈类似，由于韩国团队的实验过程简单直接，而且论文有部分错误信息，数据也不太全，缺乏经验，尤其电阻测量给出的是不同温度下的 IV 曲线电流 I 太小了、电阻率测量精度不够等，所以多位业内专家对此表示质疑。

据央视，南京大学超导物理和材料研究中心主任闻海虎认为，韩国团队所展示的并非超导现象，而是 " 超导假象 "，主要原因在于实现超导的零电阻、完全抗磁性（迈斯纳效应）两个特性，论文结果并不完全符合条件。

" 论文想从三个方面说明有超导：电阻测量、磁化测量和磁悬浮。

其中，电阻测量通常使用 " 四探针法 "，主要是该方法是接触式比较稳定，但根据去年他们发表的韩国期刊文章看出，电极是用 4 个尖锐的针尖测量的，这种测量有时候会出问题的，因为是针尖，所以接触各个方面都有问题，但是它现在显示出来这个所谓电阻的数据，没有一个是非常稳定的噪音状态的零电阻，其数据随着温度变来变去，所以数据还是比较存疑的。

磁化数据确实看到抗磁，但其他材料抗磁性使用超导量子干涉器件仪器测量，如果信号大的时候一般是没有错的，如果信号小的时候有时候往往会给出这个假象。超导有它本身具有特定形状的磁滞回线，是任何其他材料没有的内容，但该文章中没有发现这个数据信息。所以在磁化测量上，尽管有抗磁，这个抗磁本身是不是超导还不好说。

最后是磁悬浮。磁悬浮是第二类超导体一个典型的特征，在一个磁体上面当达到一个稳定态的时候，超导体和磁体之间是稳定的，而且它是压进和把它拿开都是不容易的，都要用力的，现在它显示的磁悬浮不太像超导的磁悬浮，而是有某种抗磁性 + 重力一个平衡以后所达到的磁悬浮态。

所以我感觉从这三点看的话，目前没有强烈的证据说明它是超导。" 闻海虎表示。

牛津材料科学教授 Susannah Speller 认为，" 目前还为时过早，我们还没有得到这些样本超导性的有力证据 "，因为缺乏超导性的明确标志，如磁场响应和热容量。其他专家也对数据可能被 " 实验过程中的错误和 LK-99 样本的缺陷 " 解释表示担忧。

值得注意的是，该研究工作是由 Sukbae Lee 和 Jihoon Kim 两位韩国科学家主导，两位都毕业于高丽大学化学系。所谓 LK-99，LK 其实就是这两位科学家姓的首字母，而 99 则是他们相信找到这种材料的时间（1999），甚至他们还成立了一家量子能源研究中心（Q-Center）来运作该超导体制备实验。

但是，第一篇的三位论文作者之间并未达成协议，产生了 " 内讧 "。

据韩联社 7 月 28 日报道，Sukbae Lee 电话表示，Young-Wan Kwon 教授未经其他作者许可，擅自将其发表在 arXiv 中，并坚称自己 " 要求将论文下架 "。他还透露，研究教授 Kwon 曾担任量子能源研究所的首席技术官（CTO），但他在四个月前辞去董事职务，目前与公司没有关系。另据高丽大学一位人士称，Kwon 教授已经与学校失去了联系。

Jihoon Kim 博士则表示 " 这两篇论文存在很多缺陷，是未经他许可发表的 "。据悉，此前 Sukbae Lee， Jihoon Kim 和 Young-Wan Kwon 曾希望该论文申请到 Nature 发表，但被拒绝了，而三人申请了专利，专利在 2023 年 3 月获得通过并公开。

然而，论文发布八天（192 个小时）后的今天，事情发生了反转，中美俄科学家同日成功复现 " 室温超导体 "。

8 月 1 日，arXiv 平台至少发布了四篇关于超导体的论文，其中一篇就是美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）纳米结构材料理论研究员西妮德 · 格里芬（Sin é ad Griffin）的论文，其团队对韩国团队实验进行复现，结果发现 LK-99 晶体可以实现 " 室温超导 "。

论文显示，格里芬团队使用美国能源部的超级计算机进行了模拟，通过密度泛函理论（DFT）和 GGA+U 方法进行了计算，发现当铜取代磷灰石中的铅时引起了结构畸变，从而导致费米能级的孤立平带 ( 已知高温超导体的常见标志 ) ，即存在超导体家族中高转变温度的共同特征。所有计算结果均与韩国 LK-99 晶体实验结果相似，晶格参数与实验结果相差 1%。

这一实验结果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，给超导材料的研究提供了新的方向和启示。

据悉，LBNL 隶属于美国能源部的国家实验室，1931 年建立至今共培养了 15 位诺贝尔奖得主。据 Nature Index，该实验室在物理和化学领域的影响力排名世界第一。

论文中提到，其通过超级计算机模拟过程中，使用一种密度泛函理论计算，并展示了计算出的自旋极化电子结构。最终理论结果表明，韩国团队的 LK-99 材料在理论层面上确实有可能具有 " 室温超导 " 的特性。不过，这需要铜渗透到分子中特定的位置才能实现超导，这意味着该材料要在现实中进行合成制备具有较高的难度。

不止于此，美东时间周一（7 月 31 日），美国佛罗里达州的一家公司泰吉量子（Taj Quantum）也宣称研发出室温超导体，并且已获得专利。其首席执行官 Paul Lilly 表示，他们的超导材料是一种石墨烯材料的 II 型超导体，可以在常压下工作，但这家公司没有公布任何实验数据或者论文来证明他们的超导材料的性能和原理，也没有其他科学家复制或者验证他们的实验。

俄罗斯方面，俄罗斯科学家 Iris Alexandra 成功制备出了具备常温抗磁性的 LK-99 晶体，而常温抗磁性正是超导晶体的标志之一，其结果在 twitter 上发布。

此外，8 月 1 日，中国科学家也成功复现了韩国团队的实验。

经华中科技大学常海欣教授确认，B 站 UP 主 " 关山口男子技师 " 1 日上传一个关于 LK99 验证的视频，展示了一块几十微米的样品，使用汝铁硼磁铁放在材料下，NS 极均可以让材料展示抗磁性。

视频称，该研究是华中科技大学材料学院常海欣教授指导下，博士后武浩、博士生杨丽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量子能源研究中心 Sukbae Lee 等人获得的样品磁悬浮角度更大，有望实现真正意义的无接触超导磁悬浮。

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