韓聲稱成功研發室溫常壓超導體

【明報專訊】最近，有關超導技術的研究，美國和韓國都傳出有突破。先談談最新鮮滾熱辣的韓國團隊的研究。Sukbae Lee、Ji-Hoon Kim、Young-Wan Kwon等3名韓國科學家在7月底宣布，已找到合成室溫常壓超導體的新方法，製成一種稱為LK-99的新材料，可以在攝氏127度（華氏261度）和常壓的環境下表現超導特性。

若這個實驗結果被證實為真確，LK-99不但是全世界第一種室溫超導體，還是全世界第一種不需要高壓的超導體。這意味着，這種超導體將可以在全世界任何地方輕易合成和應用。

據報道，LK-99是一種深灰色材料。它的製造方法和所需設備並不複雜，只是將硫酸鉛拉納克礦（Lead Sulfate Lanarkite）和硫化銅（Copper Sulphide）混合以及磨成粉末，然後將混合物放入攝氏925度和真空的環境中10小時就製成。

未經同行評審 可信性待證明

不過，3人的論文只是發表在網站arXiv.org。那是一個向所有人開放的科學研究文章共享平台，專門讓研究人員發表一些尚未獲科學期刊刊登的學術文章。最重要的是，該網站不會對平台上發表的文章進行同行評審。

所以，不少專家認為，韓國科學家的室溫常壓超導體研究要令人真正信服，還為時過早。為什麼說，韓國科學家的研究和實驗若被證實為真確，絕對是超導技術研究的重大突破，甚至足以問鼎諾貝爾獎呢？這是因為，雖然全世界的科學家已經努力了幾十年，但超導特性（即是接近零電阻）出現的先決條件一直都非常苛刻，一直都是低溫和高壓缺一不可。

若能找到在常溫常壓環境下運作的超導體，將可以令小至電池和磁力共振掃描儀，先進到磁懸浮火車、量子電腦、可控核聚變反應堆等應用出現革命性的進步。

所以，現代物理學的聖杯之一，就是找出能夠在常溫常壓環境下出現超導特性的「室溫超導體」。可以說，這個課題並不比可控核聚變容易多少。實際上，常溫和常壓兩者當中能夠實現其一的科學家，已經相當了不起。

至今，已知最高溫度的超導材料，是德國化學家在2018年發現的十氫化鑭，但也要在攝氏零下23度和170GPa的壓力，才會出現超導特性。說起壓力，就不得不提美國羅徹斯特大學物理與機械工程學助理教授Ranga Dias領導的團隊，分別在2020年和今年發表的兩項超導技術研究。

2020年，Ranga Dias的團隊宣布，將氫與碳、硫結合在一起、於鑽石鉆上合成碳氫化硫（Carbonaceous Sulfur Hydride），發現該材料在攝氏15度和壓力267GPa的（39,000,000psi）環境下表現出超導性。

《自然》曾撤回羅徹斯特大學論文

雖然這個實驗使用到的壓力極高，大約是地球核心壓力（約為330至360 GPa）的74%至80%，或者相當於海平面大氣壓力（15 psi）的260萬倍，但由於它是在攝氏15度的常溫進行，所以仍然非常吸睛。當年，該團隊的論文也獲形象權威的《自然》（《Nature》）期刊發表。

可是，Ranga Dias團隊的論文在《自然》發表之後，不斷被其他科學家質疑其部分數據的真確性以及整個實驗結果無法重複。

其中，康乃爾大學量子材料物理學家Brad Ramshaw就批評，該論文由原始數據到最終數據，過程都非常不透明。有些科學家的批評更激烈，直指Ranga Dias團隊不可能在嘈雜的實驗室內得出論文數據，那些漂亮數據很可能是捏造出來的。

亦有科學家表示，至少嘗試6次複製該試驗，但都無法出相同結果。最終，《自然》在2022年9月宣布，由於數據不準確，決定將該論文撤回。

不過，Ranga Dias的團隊今年3月捲土重來，發表新論文指出，用鎦（Lutetium）和混有小量氮的氫氣合成的嶄新超導體材料，在145,000psi的壓力下會出現超導特性（但這次似乎無公布溫度是多少）。這個壓力比上一次低得多，但也大約相當全世界最深的海溝的底部壓力的10倍之多。

鎦是稀土元素中最稀有的一種金屬。該團隊在實驗中，先將鎦壓在金剛石砧座的中間，再將含有99%氫氣和1%氮氣的氣體注入反應室，然後像燉湯一樣在高溫高壓下煮幾日。由此產生的鎦─氮─氫化合物最初呈現藍色，但隨着壓力增加，顏色開始由藍色變成粉紅色，兼且展現出超導性。

由於曾有論文被撤回的前科，Ranga Dias團隊的新論文肯定會面臨着更嚴格的審查和挑戰，最終結果仍有待時間分曉。

明報記者 薛偉傑

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