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近日「超導體」一詞引起高討論度,甚至超越AI人工智能,被形容為「第四次工業革命」,中美兩地股市均有相關概念股落鑊炒起,尤以美國超導ASMC)周二急漲60%最為瘋癲。要理解今輪資本市場的炒作,就要先消化何謂「室溫/常溫超導體」及市場亢奮的源頭韓國研究團隊的「LK-99」。(8月4日更新)

什麼是「LK-99」?

「LK-99」合成方法(The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor論文截圖)

7月22日,韓國高麗大學量子能源研究中心 (Q-Centre,Quantum Energy Research Centre)的研究人員聲稱合成了全球首個常壓、常溫下(室溫)達到零電阻超導體「LK-99」。「LK-99」名稱中的「L」及「K」分別是兩名研究人員Sukbae LeeJi-Hoon Kim的姓名縮寫,至於「99」則是紀念自1999年開始已經開展相關研究。

「LK-99」實驗結果(The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor論文截圖)

「LK-99」為硫酸鉛拉納克礦(Lead Sulfate Lanarkite)和硫化銅(Copper Sulphide)混合物,研究聲稱「LK-99」可以在攝氏127度和常壓的環境下進入超導狀態,而由於論文中的實驗過程相對現時超導體的製作相對簡單,故在學術界引起轟動。

什麼是超導體?

超導體(Superconductor)指在特定溫度下電阻消失為零的導體,最大特性是「零電阻」及「抗磁性」。

1911年荷蘭科學家H.Kamerling Onnes發現,某些特定材料被冷卻到一個程度後電阻會驟降為零,稱之為「超導」現象。即使不提供任何電壓,電流在超導體內不會有損耗,能夠一直永久流通到天荒地老。

目前超導體主要應用範圍包括MRI磁力共振、粒子加速器和量子電腦等。不過低溫超導體需要維持極低溫(約零下200度)環境才可以維持超導狀態,所以需要耗費極為昂貴的低溫液體(如液氦)以維持低溫環境,所以主要應用只能在科研等小型範圍,而能夠普及民用的「常溫」/「室溫」超導體則成為科學界爭相研究的範疇。

什麼是室溫/常溫超導體對世界有什麼影響?

能夠普及化的室溫/常溫超導體會極大推動現有電子技術產品發展。目前現代社會使用的電子產品產品都是基於有電阻的電路,對電力的消耗是極為巨大的,並產生散熱的問題。以電腦為例,晶片如果沒有電阻便不再需要散熱,運算速度將以倍數提升、電腦可以更輕薄、用電量更少。

另一項較易理解的超導體應用是磁懸浮交通工具,如超導磁懸浮列車。因為超導材料具有抗磁性,將超導體放在一塊永久磁體的上方,可以製作高速超導磁懸浮列車,以至科幻電影中常見的「飛天車」或磁懸浮板。

據資料顯示,目前使用銅導線進行遠距離電力輸送有約15%的電力損耗,如果改超導材料製作的導線和變壓器,將可以無損耗地將電力輸送到用戶。

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「LK-99」的爭議

「LK-99」論文公佈後,由於技術門檻相對低,世界各地的科學實驗室都爭相重現實驗,不過並非每一個都成功得出同樣結果。

印度實驗室研究主管社交媒體發文(資料來源

印度CSIR國家物理實驗室(CSIR-NPL)的研究團周一(7月31日)在arXiv上發文指無法證明在室温下「LK-99」具有大面積的超導性,但對不同的處理方法仍在作進一步研究;北京航空航天大學材料科學與工程學院的研究團隊亦複製「LK-99」論文實驗後得到的合成物不會產生斥力,也沒有觀察到磁懸浮現象。

不過,8月1日華中科技大學材料學院團隊BiliBili上發影片指成功首次驗證合成了可以磁懸浮的LK-99晶體,則合成物的懸浮的角度比「LK-99」論文團隊獲得的樣品磁懸浮角度更大。

勞倫斯柏克萊國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory,LBNL)於8月1日表示,經模擬運算後,「LK-99」合成物的超導現象溫度確實比現在的超導體高,對「LK-99」研究提供理論上的支持。

韓國專家學會稱 「LK-99」 未出現邁斯納效應

據韓媒8月3日的報道,由韓國物理、材料、機械、電氣等專家組成的超導學術團體—韓國超導和低溫學會表示,「LK-99」並非常溫超導體,指它未有表現出超導體應有的抗磁性,即邁斯納效應(Meissner effect)。

根據量子能源研究中心3月公開的影片,「LK-99」在磁鐵上「量子懸浮」的表現並不完美,效果與超導體應有的磁通釘扎(flux pinning)效果相差甚遠,銅等非超導物質也會出現相關現象。

美國專家:遊戲已結束 LK-99非超導體

全球至少16個研究團隊隨即根據該南韓團隊的論文複製實驗,本周二美國馬里蘭州大學凝聚體理論中心(Condensed Matter Theory Center)在社交媒體發文表示,LK-99材料並不是超導體,而是一種電阻非常高的劣質材料,「相信遊戲已結束」。

該中心主任Sankar Das Sarma博士向傳媒指,根據所有的實驗數據,他得出的結論是LK-99沒有超導性。

AMSC(美國超導)與LK-99

American Superconductor(美國超導,AMSC)是一間能源技術公司,專注於開發和提供高溫超導技術和解決方案,以應用於電力系統和能源産業,被視今輪「第四次工業革命」室溫超導體概念股。

周二(8月1日)美股盤前股價曾升超過1.5倍,在交易時間亦可以保持升勢,收報16.13美元,單日漲60%。


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