最近几天，超导材料界出现了一项关于室温超导性的研究。这项研究来自韩国的一个团队，他们在arXiv上上传了两篇论文，声称他们在大气压下合成了一种室温超导材料LK-99，其超导临界温度超过了水的沸点，最高达到127摄氏度，该项超导材料论文引发了大量科技讨论，小编根据现有资料做了汇总和分析，如下所示。
超导体是一种具有超导特性的特殊材料。超导性意味着在低温条件下，超导体可以以零电阻传导电流，并表现出迈斯纳效应，即在超导体内部形成排斥磁场，以响应外部磁场。
普通金属阻挡电流或对施加的磁场产生反应，导致热量损失。然而，超导体可以在低温下完全消除电阻，通常接近绝对零度，使电流在没有任何损失的情况下流动。这种超导现象是由于超导体中的电子配对，即库珀对，它们一起移动，而不是作为单个电子。
超导体的发现和研究是一项重大的科学突破，在各个领域都有广泛的应用，包括：
1、能量传输：超导电缆可以显著降低电力传输过程中的能量损失，提高能量传输效率。
2、磁共振成像（MRI）：超导磁体用于MRI设备，以产生高分辨率的医学图像。
3、磁悬浮列车：超导磁悬浮技术使列车在悬浮轨道上无接触地高速运行，减少摩擦和能量损失。
4、量子计算：超导量子位可以用来开发更强大的量子计算机。
5、医学成像：利用常温常压超导体的强磁场特性，可以制作更精确、更高效的医学设备，如磁共振成像仪等，提高诊断的准确性和治疗的效果。
然而，目前大多数超导体需要极低的温度才能表现出超导性，这限制了它们的实际应用。因此，研究人员一直在寻找能够在更高温度下表现出超导性的材料，从而产生了“室温超导体”的概念
室温超导体，也称为环境压力超导体（常温常压超导体），是指在更传统的温度和压力条件下，通常在室温或低于室温时，能够表现出超导性的材料。这是一个重大突破，因为传统的超导体需要接近绝对零度的极低温度才能表现出来超导性。如果韩国的测试结果是准确的，室温超导材料的发现将是超导领域的重大突破。
与其他超导体相比，室温超导体可以在日常生活中更容易实现的条件下运行。截至2020年，在超高压含碳硫化氢系统中实现了最高温度的超导体，压力为267 GPa，临界温度为+15°C。
对于韩国团队的研究，许多人感到难以置信。在结果重现之前，大部分到现在都还是保持怀疑。室温超导的历程是漫长的，早在20世纪初就开始了。
1911年，荷兰物理学家HeikeKamerlingh-Onnes首次在冷却至4.2K（-269°C）的汞丝中发现了超导性。
1957年，物理学家John Bardeen、Leon Cooper和Robert Schrieffer用他们的“BCS理论”从理论上解释了这一现象，该理论表明，通过超导体压缩的电子会暂时使材料的结构变形，导致电子交换。
1986年，物理学家发现氧化铜陶瓷在Tc=30K（约-243°C）的更高临界温度下表现出超导性。
1994年，研究人员在压力下将汞基氧化铜的临界温度（Tc）提高到164K（约-109°C）。然而，在铜酸盐超导体中实现超导性的机制仍然未知。
在21世纪，许多研究人员在这一领域做出了努力，声称取得了非凡的成果。罗彻斯特大学的物理学家兰加·迪亚斯就是这样一个人物。
2020年，迪亚斯团队在《自然》杂志上发表了一篇封面文章，声称在267GPa和287K（约15度）的碳硫氢（CSH）系统中实现了超导性，这标志着人类首次实现了高压室温超导性。
不幸的是，2022年9月，《自然》杂志宣布撤回该论文。然而，这并没有阻止迪亚斯，次年3月，物理学界出现了另一个重大进展。
在3月份于拉斯维加斯举行的美国物理学会年会上，兰加·迪亚斯宣布发明了一种在室温和接近大气压下工作的超导体。该超导体由氢、氮和稀土金属镥组成，在21°C（294K）和约1GPa的压力下成功地传导无电阻电流。这项研究也发表在《自然》杂志上。
韩国研究小组合成室温超导材料LK-99的方法由一位著名的科普专家进行了分析。该材料是铜掺杂的铅磷灰石，其化学式和铜掺杂参数x约为0.9-1.1。
1、黄铜矿合成：将氧化铅和硫酸铅粉末混合，并在725°C下在空气中加热24小时，从而生产黄铜矿。
2、亚磷酸亚铜晶体合成：将铜粉和磷粉混合并密封在真空管中，然后在550°C下加热48小时，形成亚磷酸亚铜晶体。
3、最终材料合成：将黄铜矿和磷化亚铜晶体研磨成粉末，混合，并密封在真空管中。然后将密封管在925°C下加热5-20小时，从而转化为最终的超导材料。在这个过程中，硫酸铅中的硫元素蒸发了。
文章给出了第三步的照片：e是反应前的混合粉末，f是反应后的密封样品，g是样品取出时的外观，h和i是所得样品的照片。
合成的材料具有六方晶体结构，属于六方晶体系统。在超导状态下，样品沿c轴方向形成一维超导链。
作者使用四探针法测量了样品的电阻，并在105摄氏度左右观察到电阻的显著跳跃，表明发生了超导转变。然而，电阻并没有立即降至零，这是意料之中的，因为并非所有电子都在有限的温度下参与库珀配对。
样品中还观察到了抗磁性，特别是迈斯纳效应，为超导性提供了进一步的证据。测量了样品的临界电流、临界磁场和临界温度，发现临界温度高达400开尔文或127摄氏度。
对高临界温度的理论解释涉及由于铜掺杂和电子之间的强相关性而形成一维或准一维金属。
他们使用四探针法测量了样品2在30mA电流下的电阻，发现在105摄氏度左右电阻有明显的跳跃，他们认为此时发生了超导转变。
但是，阻力不会直接跳到0，而是先跳到一个相对较小的值。进入较低温度后，低于约60摄氏度，电阻几乎为零。“来自星星的何教授”解释说，事实上，超导体进入超导状态后，电阻不一定严格为零。这是因为在有限的温度下，并不是所有的电子都参与了库珀配对，未配对的电子仍然会对电阻产生影响，尤其是在接近临界温度的区域。论文作者从电阻测量结果得出结论，该超导体是一种s波超导体。
对论文工作的分析得出结论，合成方法和实验证据是全面的，其他研究小组有望很快跟进并验证这些结果，因为实验不需要高压环境，比以前的实验难度更小。
截至2020年，实现的最高温度超导体是在超高压含碳硫化氢系统中，压力为267 GPa，临界温度为+15°C。在正常大气压下温度最高的超导体是高温超导体铜酸盐，它在138K（−135°C）的温度下超导体。
实现室温超导所需的条件极其苛刻，目前的条件只能支持在极高的压力或极低的温度下实现超导，更不用说其高昂的成本和有限的应用场景了。
如果有一种材料能够在正常温度和压力下实现超导性，并且相对容易获得，那么室温超导体lk-99材料的出现可能标志着一场新的工业革命的开始。室温超导体lk-99材料的应用包括但不限于：磁场的大规模应用、非接触材料操纵（如核聚变控制）、无能量电流传输、超长距离通信、新能源形式等，基本上彻底改变了一切依靠电力运行的事物。这可能是以前只有在科幻小说中才能看到的东西。
以最常见的电力相关产品为例，一种没有电阻的超导体将完全解决电阻导致的能量损失问题。超导计算机将不再需要考虑散热问题，使其更薄，并显著提高运行速度。家庭电力消耗将大大减少，电动汽车将完全取代燃油汽车。
在能源发电和输电行业，许多燃油设备，如柴油机和汽油机，将被超导电机取代，彻底改变石油、化工、航空航天和冶金等行业。同时，由超导材料制成的超导电线和变压器将能够在几乎没有损耗的情况下传输电力，使电力短缺问题成为过去。
此外，超导材料的出现可能导致高速超导磁悬浮列车的发展，磁悬浮轨道交通可以大规模实施。
在一个更像科幻小说的场景中，可控核聚变技术可能成为现实。《三体》中描绘的场景可能会成为现实，引导人类冒险进入宇宙，改写人类历史。
目前，室温和大气压超导材料问题已位居热榜首位。由于复制结果相对简单，国内外的许多团队可能都在不懈地努力复制实验结果。
总之，简单地证明室温超导性是可以实现的已经是向前迈出的重要一步。我们热切期待着一个可能改变世界的新的历史进程和发现的出现。
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