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超導體突破性進展,在初步測試中成功複製兩次

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超導體突破性進展,在初步測試中成功複製兩次

August 3, 2023

超導體驅動的電子裝置邁出了初步但較不模糊的一步。


 
人類可能正處於另一個突破的開始,其影響力不亞於電晶體的發明和量子計算的出現(及最終的驗證)。LK-99,正如其名稱所示,是一種新的化合物,研究人員認為將促使室溫、常壓超導體的製造。上週五由韓國團隊首次發表後,全球研究界正急切地努力驗證該文的主張。目前,已有兩個獨立來源提供初步確認,這可能真的是真東西 — 中國的研究人員甚至還發布了視頻證據。請繫好安全帶;這是一個由磁懸浮推動、超導體驅動的旅程。
 
超導體,一個可以不失去任何能量地傳導電流的狂野化合物類別,多年來一直是喻意上的「野雞追逐」,多個研究團隊聲稱(然後撤回)其成就的論文和聲明。原因很簡單:實際超導體的發現在其對人類當前和未來技術所能做的事情方面,幾乎沒有任何事物可以比擬。想像一下,如果你的16核主流CPU(可能需要稱職的水冷方案才能避免自燃)可以無功耗運作 — 沒有漏電,沒有以熱形式浪費的電力。超導體意味著幾乎完美的計算效率。
 
將這個概念應用到全球的超級電腦,你就能開始理解,當以超導材料為基礎的數以兆計的電晶體在GPU和CPU磁磚之間協同工作以加速像人工智能(AI)這樣的工作負載時,性能影響將是什麼。或者將其應用在消費者電子領域、量子計算(超導體在約瑟夫森接合體中很重要)、一般磁體(例如磁懸浮列車、托卡馬克聚變反應堆、磁共振成像(MRI)、電動機和發電機...)中。
 
如果你能夢想到並且它具有電流或磁性,那麼超導材料可能會在不浪費之前的能量的情況下,改善它的大部分方面,同時保留人類電池內的剩餘能量。因此,環境可持續性也是一個因素。
 
LK-99可能比懷疑者所期望的更有內涵,因為已有兩個研究團隊在初步測試中確認了超導性主張。美國勞倫斯伯克利國家實驗室的研究員Sinéad Griffin深入研究了原始論文,利用能源部的超級計算能力模擬LK-99材料。這種複雜而簡單的混合物是通過將礦物蘭納石(Pb₂SO₅)和銅磷化物(Cu₃P)結合,然後在為期4天的多步驟、小批量、固態合成過程中烘烤而成。
 

 
作為模擬的結果,該研究人員在Arxiv上以預印形式發布了一篇分析信,她確認了所產生的材料應該表現出電子穿越而不受阻力和任何阻力的超導通路。有趣的是,她注意到這些超導通路僅在化合物的非常特定區域形成,即結果晶格的最高能量區域。
 
由於物理學規定系統傾向於保持在最低可能的能量狀態穩定,這意味著每次“搖晃和烘焙”製造嘗試所產生的超導材料量相對較少。因此,希望是對製造過程進一步的改良將產出更多的材料,然後可以收集並用於製造超導體本身。
 

 
但也許最確定的驗證跡象是,中國的華中科技大學的研究人員聲稱已經成功複製了超導體的製造過程,並在Twitter上發布了一段影片作為證據(展開上方的推文以查看影片)。
 
上述視頻展示了梅斯納效應作為材料超導能力的明確證據。梅斯納效應是指由於超導過程而排斥磁場的現象。這就是視頻展示懸浮材料的原因 — 它們正在與LK-99的梅斯納誘導的磁場相互作用。
 
圍繞這一發現的整個故事就像是一個科學的過山車之旅,有流氓科學家、更新的論文,以及使複製努力變得更困難的文件中模糊的定義和流程描述,甚至有一位俄羅斯土壤科學家(和動漫貓女孩)解構原始的韓國論文,揭示了梅斯納效應的標誌性懸浮在她自己的廚房臺面上。
 
我們已經看過比這更簡單的情節的電影。這樣一個重大發現充滿戲劇性是非常合適的。而我們仍在等待一個明確的宣布,即是,人類終於製造了室溫、常壓的超導體。在此之後,如同以往,還有更多的物理障礙等著突破。

新聞原址: https://www.tomshardware.com/news/superconductor-breakthrough-replicated-twice