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各國團隊搶復現、韓國常溫常壓超導體,一文掌握進展

曾子軒
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曾子軒

2023-08-07

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韓國團隊直指發現「常溫常壓超導體」,但未經同儕驗證,存在不少爭議,因此引來各國團隊迅速嘗試驗證。取自Wikimedia By Hyun-Tak Kim
韓國團隊直指發現「常溫常壓超導體」,但未經同儕驗證,存在不少爭議,因此引來各國團隊迅速嘗試驗證。取自Wikimedia By Hyun-Tak Kim

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2023年7月底,韓國團隊直指發現「常溫常壓超導體」,但未經同儕驗證,存在不少爭議,因此引來各國團隊迅速嘗試驗證。台大凝態科學研究中心,也於上週六重現,並與泛科學合作直播,吸引全球研究同儕隔海關注。到底結果為何?此外這一週,還有美國、中國團隊也試圖驗證韓國LK-99做法,誰進度趕得最快?超導體工業革命即將成真? 

7月底,韓國團隊在論文預印本(未經同儕審查便先行公開的研究)網站arXiv上發表研究,直指發現「常溫常壓超導體」,由於未經驗證,在8月迅速引來全球各國團隊跟進驗證,台灣也不落人後!

為重現韓國科學家常溫常壓超導體LK-99實驗結果,國立台灣大學物理系教授王立民率領團隊在台大物理系暨凝態科學研究中心,驗證韓國團隊LK-99作法,更於上週六(8/5)和國內科學媒體泛科學合作在YouTube完整直播過程,結果吸引約2萬全球觀眾收看;一旁喊加油、提供建議的網友,不乏來自中、韓、日與歐美的超導體研究同儕,發言甚有深度。

常溫常壓超導體台大團隊驗證直播時,維持約2萬人收看,且聊天室同時出現繁體與簡體中文、韓語、英語、日語等不同族群使用者。取自泛科學直播。

常溫常壓超導體台大團隊驗證直播時,維持約2萬人收看,且聊天室同時出現繁體與簡體中文、韓語、英語、日語等不同族群使用者。取自泛科學直播。

有抗磁性但並非源於超導體、沒有呈現零電阻,沒有重現成功

王立民實驗室成員參考LK-99論文中提到的製作流程,預先準備樣本,直播時測量是否具備超導體應有的抗磁性性質以及零電阻性質

實測中,實驗室成員雷朱鎵鐳先是利用強力磁鐵測試,結果沒有呈現明顯抗磁性,他有補充無法下結論,因為可能樣品有抗磁性,但抗磁性不足,因此要進一步透過儀器確認。

操作員陳壹男負責呈現儀器測量結果。他先是量測樣品重量,磅秤顯示重量為8.1克,因為樣本很小,因此他拿出一支美國原廠進口的10元吸管,將樣品固定進吸管中,並放入SQUID儀器(超導量子干涉磁量儀,可以探測非常小的磁通)量測。結果樣品有呈現反磁性。

在後續進一步量測中,陳壹男表示樣品呈現「滿漂亮的反磁性,」王立民則說看到結果「漂亮」,「心裡會偷偷的笑一下。」看到此結果,一度令收看觀眾和實驗室成員振奮。

不過,王立民強調,不排除樣品有抗磁性但無超導,測量超導體要量磁化強度對溫度變化的曲線,沒有使用完整測量方式便無法確認,同時也要補上電阻對溫度的量測,這些測量都要時間,因此研究人員先去用餐。

接近晚間九點鐘左右,王立民解讀後續測量結果。

電阻測量部分,室溫下電阻測出電阻約為40歐姆,溫度愈低、電阻愈大,呈現半導體特性,與預期中希望看到的電阻下降現象不同,並沒有展現出超導體零電阻的性質。「還是有發展可能性,不一定是超導,可能是其他應用,若要往超導(發展)還要努力,至少沒有給出一刀斃命的結果。」。

至於磁性部分,王立民指出,樣品屬於反磁性材料沒錯,但沒看到超導展現的特性,「這個反磁性不是超導的反磁性。

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王立民另外補充,「機會不能說完全排除,但要一番努力,要宣稱是超導的挑戰很大。」對於未來改良方向,「溫度會修正一下,合成(樣本)時間、升降溫速度、加壓等都會再試試看。」

總體來說,本次台大實驗室無法重現韓國科學家的研究成果。LK-99究竟是否為常溫常壓超導體?還在等科學家驗證。

國立台灣大學物理系教授王立民率領團隊在台大物理系暨凝態科學研究中心,驗證韓國團隊LK-99作法,但總結來說無法重現韓國科學家的研究成果。取自台大凝態科學研究中心官網

國立台灣大學物理系教授王立民率領團隊在台大物理系暨凝態科學研究中心,驗證韓國團隊LK-99作法,但總結來說無法重現韓國科學家的研究成果。取自台大凝態科學研究中心官網

美國、中國團隊重現結論?科學家:還不到時候

除台大教授團隊以外,美國勞倫斯柏克萊國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory,縮寫LBNL,簡稱柏克萊實驗室)團隊,也以超級電腦模擬計算韓國團隊作法,作者葛瑞芬(Sinéad Griffin)在7月31日,同樣將論文上傳至arXiv

論文中指出,「本文中的計算結果顯示,LK-99呈現許多高溫超導體具有的性質,」不過,葛瑞芬在8/2於推特(已改名為X)上指出,「我的研究沒有提供任何超導現象的證據,只是展示出有趣的結構和電子特性,和其他具有高溫超導體展現出的特徵相同。」

接受《紐約時報》訪問時,葛瑞芬表示,她的研究並沒有「確認」,也沒有描述超導現象,只是根據模擬結果,指出LK-99特殊結構改變電子結構,可能有利於超導現象的發生。

葛瑞芬說,「它的電子特性看起來和高溫超導體相似,這可能有助於電子之間的強烈互動,引發超導現象,但並非總是如此。」她也不忘強調,還是要有實際實驗較能更好地確認結果。

另外,位於中國南京的東南大學物理學院,表示重現出LK-99的零電阻,也將論文發表至arXiv,但他們沒有觀察到完全的抗磁性;位於中國武漢的華中科技大學材料學院,也在arXiv上發表論文,指出他們復現出了抗磁性。

不過,美國馬里蘭大學凝態物理理論研究中心主任沙馬(Sankar Das Sarma)認為,要論斷韓國科學家的發現為超導體為時尚早,他也針對東南大學研究,指出從資料上來看沒有出現超導體位於臨界溫度(superconducting transition temperature)時,電阻突然驟變至0的現象。

「沒有人可以愚弄大自然。」沙馬如此作結。

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