复现即锁定诺贝尔奖?韩国造出世界首个室温超导体!
02.上一个被打脸的是美国
实际上,关于室温超导的话题在今年3月就掀起过一阵波澜,美国罗切斯特大学的物理学家Ranga Dias声称自己在21℃条件下实现了室温超导,由氢(99%)、氮(1%)和纯镥制成的材料LNH在21°C、1GPa条件下就实现了超导状态。
美国罗切斯特大学研究出来的这种超导体由氢、氮和钚组成,材料是在金刚石压砧中创造出来的。
在约21摄氏度的温度条件下,这种材料似乎失去了任何对电流的阻力。不过,实现超导仍然需要10千巴的压力,这大约是大气层压力的1万倍。但是,相比于室温超导体通常所需的数百万个大气压,这已经远远低于预期。如果这项研究的结果得到证实,这将使这种材料更有希望应用于现实世界。
虽然论文发表之初让业界震惊了好一会儿,但人们发现Ranga Dias的研究团队在2020年10月发表了一篇类似的论文,而上一篇论文备受争议的原因在于,实验结果一直未能被同行成功复现,编辑认为其数据处理中存在违规行为,因此最终导致《自然》杂志撤稿。
对比上次“闹剧”,这次实验中Ranga Dias团队的数据更漂亮,可在约1万个大气压下、21℃室温中实现超导。
但有人对其实验数据提出质疑,认为原始数据根本不支持判定样品实现了超导电性,而论文中采用的电阻数据是依靠不合理地剔除了某一曲线才得到的“超导相变”;另一有关数据也是采用了此前被撤稿论文的相同方法——扣除了一个奇怪的背景,而且这个背景在相同样品的不同测量下还差异极大。
随后有南京大学闻海虎团队等多个实验团队火速开展验证并公开发布结果,发现使用类似的镥氮氢材料,其数据与迪亚斯团队的论文相去甚远,无一例外地给出了否定的结论。换句话说,上一次轰动全球物理界的室温超导大新闻,并没能经受住同行的考验。
03.室温超导引发第四次工业革命?
众所周知,超导体又称为超导材料,指在某一温度下,电阻为零的导体。超导体不仅具有零电阻的特性,另一个重要特征是完全抗磁性。
人类最初发现超导体是在1911年,这一年荷兰科学家海克·卡末林·昂内斯(Heike Kamerlingh Onnes)等人发现,汞在极低的温度下,其电阻消失,呈超导状态。
此后超导体的研究日趋深入,一方面,多种具有实用潜力的超导材料被发现,另一方面,对超导机理的研究也有一定进展。
人们为什么需要超导材料?
首先,常压室温超导材料将极大地提高电力传输的效率。传统的超导体需要在极低的温度下才能工作,这使得其在实际应用中的局限性很大。而常压室温超导材料则可以在更广泛的温度范围内工作,从而大大提高电力传输设备的效率。
其次,常压室温超导材料有望推动可再生能源的发展。在太阳能和风能等可再生能源中,能量的转化效率受到电网传输损耗的影响。如果有了常压室温超导材料,我们就可以使用更高效的电力传输设备来接收和储存这些能源,从而进一步提高可再生能源的利用率。
常压室温超导材料能够实现无电阻传输,从而提高能源传输的效率,减少能源损耗。此外,常压室温超导材料还可以用于制造更高效、更精准的医学成像设备,如磁共振成像。同时,常压室温超导材料也可以用于制造更快、更高效的磁悬浮列车,提高交通运输的速度和能源效率。
此外,常压室温超导材料的实现还将为科学研究提供巨大的推动力,促进更高能量粒子加速器、更强大的磁场、更高效的能源储存等领域的研究。常压室温超导材料的实现还将用于制造高速、高密度的超导存储器和超导逻辑电路,提高计算机和数据中心的性能和效率。
不仅如此,常压室温超导材料还可以用于量子计算和量子通信领域,推动量子技术的发展。
总之,常压室温超导材料作为未来发展的关键领域,具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力,可能会对能源传输和磁悬浮技术等领域带来革命性的变革,但它是否能够被称为“第四次工业革命”,还需要进一步的研究和开发才能实现实际应用。
目前室温超导的研究进展还处于初级阶段,但科学家们已经取得了一些重要的突破。总的来说,常压室温超导材料的研发是物理学和工程学领域的一大挑战,也是一项具有巨大潜力的研究领域。随着科技的不断进步,我们期待着这一天的到来——当常压室温超导材料真正走进我们的生活,开启一个全新的能源时代。
04.让子弹再飞一会儿
不过,由于之前室温超导领域的闹剧太多,这回业界对此也抱有半信半疑的态度。
此次韩国研究团队成功地开发出可在实际条件下使用的超导体,这是室温超导体研究领域的重大进展,有望改变超导材料在实际应用领域的前景。如果这项研究的结果得到证实,将会是人类科技发展的重大突破,对于未来实现可控核聚变发电,或许指日可待。
如果真的有其他科研团队能够复现这个结果,韩国研究团队也可以直接预定今年的诺贝尔奖了。但在复现实验结果出现之前,谁也不敢妄下定论,所以这究竟是人类文明发展史上的一大步,还是又一次乌龙事故呢?还是让子弹再飞一会儿吧……
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