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超导 a股 超导 抗磁性

2023-08-09 14:54 · 生活常识 · 蒋灵寒 · 【 字体:

澎湃新闻首席记者 贺梨萍

韩国“室温常压”超导研究在资本市场引起的效应,也类似出现了超导转变温度Tc。前一日还处于热议第四次工业革命到来的狂欢中,转眼间跌入谷底,状态截然不同。

超导 a股 超导 抗磁性(图1)

8月3日,超导概念股回调大跌。截至A股当天收盘,中孚实业(600595)、法尔胜(000890)、精达股份(600577)、金徽股份(603132)跌停,永鼎股份(600105)、西部超导(688122)、创新新材(600361)也均大跌。远在太平洋彼岸的美国超导(NASDAQ:AMSC)盘前续跌近20%,昨天已下跌近29%。

除了资本市场外,韩国团队提出的改性铅磷灰石LK-99本身也成为了全球很多实验室的“宠儿”。仅在中国,就有华中科技大学、东南大学、曲阜师范大学等的研究团队宣布自己在进行重复实验。除了同样在预印本系统arXiv提交相关论文之外,这些团队更是史无前例“接地气”,在相关社交网站上发布复现样品视频、介绍团队试验结果。

热潮或将退去之际,一名研究人员对澎湃新闻记者表示,“截至目前,超导研究领域关键还是需要理论上的突破。”他提及,无论是超导还是量子等一度被资本吹捧的这些领域,还是需要踏踏实实搞理论的人。“实验也需要,可以为理论研究提供素材和思路方向,但做实验的人一定要懂理论,做实验一定要严谨。”

有上市公司持续涨停

跟“超导”有什么关系

韩国量子能源研究中心(Q-centre )、高丽大学等团队的研究人员投下的这记“重磅”在7月26日左右引发大范围关注。该团队7月22日7时51分、7月22日10时11分在预印本系统arXiv先后提交了一篇论文(作者有部分重合),两篇论文尚未经同行评议。研究团队宣布成功合成了世界上第一个室温常压超导体,即在常压条件下,一种改性的铅-磷灰石(命名为LK-99)能够在127℃(Tc≥400k)以下表现为超导体。超导现象的发现被认为是20世纪最伟大的发明之一,也是物理学中的圣杯。然而,发展至今,超导体的实际应用基本局限于磁悬浮等少数特定场景下。原因不难理解,维持材料超导性的极低超导转变温度Tc,这对大规模的应用开发来说是一道极大的障碍。如果室温便可实现超导,对人类社会将有重大影响。这座圣杯是否被摘下远无定论,但在“全民网上热议”的同时,资本市场先行一步,再度上演“炒作式”狂欢。以法尔胜为例,该公司在最近的7个交易日里出现4日涨停,8月3日跌停,截至当天收盘价为5.34元/股。在连续两个交易日收盘价格涨幅偏离值累计超过20%后,法尔胜于7月27日和8月2日晚间分别发布股票交易异常波动公告。

超导 a股 超导 抗磁性(图2)

而法尔胜是位于江苏省江阴市的一家成立逾30年的公司,曾用名为江阴钢绳股份有限公司。该公司2022年年度报告显示,该公司主要涉及金属制品业务和环保业务。其中金属制品业务主要是生产、销售多种用途、不同规格的钢丝产品,主要有产品规格涵盖0.5mm-12mm的各类钢丝及其制品,按照用途分有弹簧钢丝、打包钢丝、汽车座椅骨架钢丝、软轴软管钢丝、制绳钢丝等系列。过去的2022年,法尔胜实现营业收入6.78亿元,和上年同期相比(同比)增加1.51%;实现归属于上市公司股东的净利润-1133.20万元,同比下降128.32%。今年上半年的业绩预告则显示,该公司继续亏损,归属于上市公司股东的净利润为-1200万元至-800万元。相比之下,主要生产易拉罐罐体料、罐盖料、拉环料、新能源电池铝塑膜用铝箔等铝产品的中孚实业出现了2日涨停,并收到了关于公司股票交易异常波动的征询函。中孚实业对超导概念澄清称,2010年至2013年,公司参与了中国科学院电工研究所承担的“大电流高温超导直流电缆的关键技术研究与工程示范”项目。公司仅为该项目的协作单位,提供试验场地和配套设备的支持。2013年以来,公司未开展与上述项目相关的后续及其他研发工作。该项目的主要成果及应用与公司主营业务无关。

超导 a股 超导 抗磁性(图3)

不止中孚实业,腾亚精工(301125)等相关上市公司也纷纷“撇清关系”,回应暂无相关布局。对于此次超导概念股的涨停下跌,网络上已有说法将之称为“最短的工业革命”。

LK-99谜团何解?

如何以正常渠道观察

热闹不止在于股市,很多实验室也已经冲在了复现的一线。实际上,就在今年3月,美国罗切斯特大学Ranga Dias团队顶级学术期刊《自然》(Nature)发表论文,提出由氢、氮、镥三种元素组成超导体,在大约10kbar(也就是1GPa,约相当于1万个大气压)下可实现约294K(21℃)的室温超导电性。该研究目前尚处于争议中。当初Dias团队的数据“过于完美”令科学界怀疑其造假,相比之下,此次韩国团队的研究结果则被认为“像变魔术”,甚至领域内大牛都基本未对此公开置评。从样品制备上来看,韩国研究团队提出的LK-99的制备过程具体包括三个步骤:第一步,将氧化铅和硫酸铅粉末在陶瓷坩埚中以各50%的比例均匀混合,混合粉末在725℃的炉中加热24小时发生化学反应。第二步,将铜和铅粉末按比例在坩埚中混合,合成磷化亚铜,让混合后的粉末处于相应的真空封管状态下,然后置于炉内550℃加热48小时。在此过程中,混合材料发生相变,形成磷化亚铜晶体。第三步,将上述两步所得物质磨成粉末,并在坩埚中混合,再将混合粉末真空封管,在925℃的炉内加热5至20小时。

超导 a股 超导 抗磁性(图4)

正因为上述过程看起来较为简单,相关实验室基本都能采购材料操作,全球的复现实验被称为“弄个炉子烧一烧”。也已经有相关团队上传了相关重复实验的结果。7月31日,来自北京航空航天大学的研究人员在arXiv上提交了相关论文,他们得到的样品X射线衍射图谱和韩国团队一致,但他们的研究同时表明,在改性铅磷灰石中存在室温超导体的说法可能需要更仔细的再研究,特别是在电传输特性方面。东南大学团队最新也提交了预印本论文,该研究的作者之一也在8月3日凌晨在哔哩哔哩网站上发布解说视频,表示团队成功地在LK-99材料下面观测到110K下的零电阻,但没有在磁性测量上面观测到完全抗磁性。其强调,他们实验中观察到零电阻,但这并不是室温超导的证据,是否有室温超导,还有待进一步的探索和测量。韩国超导和低温学会已于8月2日发布新闻公报,表示组建一个专家验证委员会,对近期韩国一研究团队声称成功合成的室温超导材料LK-99进行科学评估并得出明确的结论。该学会解释说,最初是想通过正常渠道观察国内外研究机构的验证结果。但是由于最近几天对结果的真实性产生了相当大的争议,并且出现了其他研究人员提出的未经证实的主张,因此决定成立验证委员会。根据迄今为止验证委员会进行的讨论,得出的结论是,两篇论文中提出的数据和公开提供的视频不支持LK-99是室温超导体的说法,仍需开展进一步的科学验证。对此,验证委员会要求量子能量研究中心提交LK-99样品。据该学会消息,韩国成均馆大学、高丽大学和首尔大学等正在进行LK-99的复现实验,如果LK-99的研究团队愿意提供样本,也将交由其他研究机构重新进行深入评估。100多年前,荷兰物理学家昂内斯(Kamerlingh Onnes)为人类打开了超导这扇大门。1911年,昂内斯在研究中发现,当温度降到4.2K以下时,金属汞(Hg)的电阻突然降为零,而这并不是任何实验上的纰漏导致的。自此,汞成为了科学家发现的第一个超导体,其超导Tc为4.2K。所谓的超导Tc即超导转变温度,也就是超导体由正常态进入超导态的温度。在过去的100多年时间里,超导领域始终还处于不断探索的途中。一条道路指向超导Tc,使其无限接近便于实际应用的室温;另一条道路则在于持续深入地挖掘超导背后的机理。长期从事高温超导材料的南京大学物理学院教授闻海虎在此前就新型高温超导材料的一篇综述文章中写道,超导现象自1911年被发现以来, 就以其独特的 魅力持续不断地吸引着广大科学家的关注, 这不仅因为它展示了量子力学在凝聚态物质中的一些美妙而重要的规律, 同时又具有很多潜在的应用。实现室温超导是我们梦寐以求的事情。闻海虎回顾表示,超导研究的对象经历了从简单金属到合金,再到复杂化合物, 超导转变温度也逐渐提升。在研究新型高温超导材料的过程中, 对超导物理的理解也不断更新。在超导领域取得巨大成功的Bardeen-Cooper-Schrieffer理论, 似乎在一些新型的非常规超导体中不再适用, 因此非常规超导机理的理解也面临重大突破。实际上,在上世纪80年代末,当科学家发现液氮温度(77.3 K)以上工作超导体后,超导研究和应用的热度就持续上升。在研究热潮中也不乏一些乱象,“当年炒热了之后,一大堆人都去烧炉子,烧出东西来,测个指标就发文章。”前述研究人员表示,超导这个领域关键还是需要理论上的突破。其认为,在机理研究尚不透彻的情况下,很多超导材料的实验存在“碰运气”成分,“但对做实验的人来说,关键还要是严谨求实。”本期资深编辑 周玉华

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