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《Nature》:LK-99不是常溫超導體,就讓超導體研究沒戲唱?下一步結合AI又會如何?

邱祐慶
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邱祐慶

2023-08-21

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國際科學期刊《Nature》在8月16日發布最新論文,標題開門見山寫道「LK-99不是常溫超導體-科學偵探如何解開這個謎團」。圖為LK-99純晶體。取自nature
國際科學期刊《Nature》在8月16日發布最新論文,標題開門見山寫道「LK-99不是常溫超導體-科學偵探如何解開這個謎團」。圖為LK-99純晶體。取自nature

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國際科學期刊《Nature》在8月16日發布最新論文,標題開門見山寫道「LK-99不是常溫超導體-科學偵探如何解開這個謎團」,這個消息也引發南韓超導體概念股在17日全面重挫,究竟這整起事件的始末為何?論文中提出哪些證據證明這非常溫超導體?為何專家指出,這個目前人類仍成功不了的研究,有可能靠AI來達成?

南韓科學家先前宣稱透過改良鉛-磷灰石(LK-99)結構,製作出常溫超導體,掀起全球一陣旋風,但《Nature》彙整了各大研究機構的研究成果,證實LK-99並非超導體,這個消息也讓南韓超導體概念股在文章發表隔天全面重挫,LS電纜和Sunam同步暴跌30%、Seowon公司收盤慘跌28.7%。

何謂「超導體」(superconductor)?為何人類如此渴望?

所謂導體,就是電阻小、方便電流通過傳導的物體,最常見的就是銀、銅等金屬。不過,金屬雖然導電率高,但在通電過程中,仍然會發生能量耗損。

至於超導材料,假如通電後沒有人為干涉,內部電流就能永不衰減,免除輸電線路的損耗,大幅壓低發電量的需求。

除了沒有電阻影響,超導體的另一個功能就是「反磁現象」,也就是它能排除磁場,讓磁力線無法通過。

而常溫超導體的出現,有人譽之為「啟動了第四次工業革命」,因為它將改變能源、資訊處理與傳輸體系,促進磁浮列車、電力輸送和醫療設備等領域的進步。

常溫超導體的出現,有人譽之為「啟動了第四次工業革命」,因為它將改變能源、資訊處理與傳輸體系。取自Wikimedia By Hyun-Tak Kim

常溫超導體的出現,有人譽之為「啟動了第四次工業革命」,因為它將改變能源、資訊處理與傳輸體系。取自Wikimedia By Hyun-Tak Kim

LK-99又是什麼?

1911年,荷蘭物理學家歐那斯(Heike Onnes)首次發現超導現象,但只有部分物體在極低的溫度下才能實現,因此如果能在較高的溫度,或是常溫下具備超導特性的材料,就顯得相當重要。

南韓研究團隊7月22日在arXiv網站上發表研究成果,宣稱找到可在常溫常壓下達到零電阻的超導體「LK-99」,引起國際學界極高關注,甚至帶給世人科技突飛猛進的新希望。

只是,關於南韓該項研究發現的真實性,各界仍抱持存疑的態度沒有定論。

當《Nature》發文確認,韓國人發現的LK-99不是常溫常壓超導體後,終於驅散多日來的疑雲。

《Nature》論文裡提到什麼?

《Nature》文章作者是曾經任職於美國研究重鎮費米實驗室的加里斯托(Daniel Garisto),他寫道,全球的科學家對LK-99的研究,共同拼湊出了「為何LK-99會顯示出類似超導行為」謎底。

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來自美國普林斯頓大學、奧勒岡大學和德國馬克斯・普朗克固體研究所的科學家則提到,他們合成並研究了LK-99的純樣品,分析結果指出,這個純樣品沒有表現出常溫超導性,因此是絕緣體而非超導體。

馬克斯・普朗克固體研究所科學家普法爾(Pascal Puphal)說,南韓團隊宣稱出現類似超導的現象,是製造LK-99過程中產生的雜質所造成,尤其是硫化銅,導致電阻率急遽下降和磁體上的部分懸浮,這看起來與超導體表現出的特性相似。

論文在結論中指出,如果要明確驗證LK-99的超導性,必須是在LK-99沒有任何「硫化銅」的條件下才能成立。

經過科學界對此現象的經驗教訓總結,「我認為這件事就到此為止吧!」加州大學戴維斯分校科學家維什克(Inna Vishik)另外附議指出。

真的沒戲唱了嗎?AI和超導體會激起什麼火花?

美國資訊技術公司Cognizant通訊戰略負責人斯科特蘭(Harvey Stotland)指出:「雖然LK-99被揭穿並非常溫超導體,但尋找合適材料的研究仍持續在進行中。」

他說,早期在室溫超導體方面的研究重點集中在「元素」上面,而現在擴展到「合金」上,顯然開啟了許多的可能性。

另外,近期火熱的AI也可能在超導體上發揮作用嗎?斯科特蘭表示,目前最典型的方法是對已知有效的材料進行大量測試和實驗,以合成不同的材料和化合物。

斯科特蘭表示,AI在超導體的應用,目前最典型的方法是對已知有效的材料進行大量測試和實驗,合成不同的材料和化合物。取自freepik

斯科特蘭表示,AI在超導體的應用,目前最典型的方法是對已知有效的材料進行大量測試和實驗,合成不同的材料和化合物。取自freepik

相較之下,AI的方法可以融入已知材料的物理特性,並利用這些數據來預測新化合物的特性,例如壓力和某個材料變成超導體的溫度,而且它還可以用於預測潛在超導體的結構和特性。

然而,斯科特蘭警告,任何涉及AI的大規模應用,都必須考量到數據的篩選和管理。

他最後強調:「找到同業審查過的數據,並確保其來源的真實性,必須成為研究團隊尋找超導體的核心能力。」

 近期的超導體熱潮說不定告一段落,但AI和超導體的火花是否能距離下一次工業革命更近一點?全世界仍拭目以待。

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