韩国室温超导研究疑云

孙厚铭

韩国室温超导研究团队提供的关于LK-99的研究视频截图。

7月22日，韩国量子能源研究所研究团队在预印本平台arXiv上接连发布两篇论文，声称在常压条件下，一种改性的铅磷灰石材料能够在400K（127℃）以下表现为超导体。这种材料以两名论文作者名字的首字母命名为LK-99。

从7月22日至今，国内外多家机构陆续复现LK-99，室温超导成为社交媒体和资本市场的热门议题，在视频网站哔哩哔哩，LK-99材料的复现视频达到几百万的播放量。“室温超导”近14天的百度搜索指数，从一两百达到万数量级，环比增长10077％。8月1日，美国超导股票AMSC盘前跳涨71％，最高涨幅150％。

8月2日，韩国超导学会宣布成立“LK-99 验证委员会”，将验证该成果的真实性。当地时间3日，“LK-99验证委员会”表示，由于与LK-99相关的影像和论文中没有呈现精确的迈斯纳效应，目前的证据仍不足以证明LK-99是室温超导体。

沸沸扬扬的韩国室温超导研究，何时能最终尘埃落定？室温超导材料可能开启的“第四次工业革命”是否会很快来临？

复现和质疑

室温超导体被视为现代物理学“圣杯”之一。整个社会对LK-99的巨大关注，也在于室温超导体的巨大诱惑。

通常，电流穿过电线时会遇到阻力，一些能量会以热量形式损失掉。科学家发现，对金属导体而言，当电流通过时，温度越高电阻越大。自然而然，人们开始思考，如果温度能达到绝对零度，是不是电流电阻会变成零。

1911年，荷兰物理学家海克·昂内斯等人在研究中发现，当温度降到4.2K以下时，金属汞（Hg）的电阻突然降为零。K是“开尔文”的简称，是热力学温标或称为绝对温标，每变化1K相当于变化1℃，但开尔文以绝对零度作为计算起点，-273.15 ℃等于0 K。汞成为了科学家发现的第一个超导体，其超导转变温度为4.2K。

学界将超导转变温度高于77 K（-196.15℃）的超导材料称为高温超导体，室温超导体又称常温超导体，是在室温中表现出超导性的材料。一般认为，室温大约在298K（25℃左右）。1911年到2018年，科学家成功将超导转变温度从30K提高到了250K。不过，根据德国科学家团队的研究，250K的超导转变温度仍需要170GPa的压强来实现，这一压强是常压的170万倍。此次韩国团队展示的LK-99如被证实在常压、400K下呈现超导性，无疑具有革命性。

超导材料几乎在所有电和磁相关的领域都有巨大应用价值，超导材料意味着电能传输过程中不会有能量损失。此外，磁感应强度与电流强度正相关，如果利用电流量很大的超导体做线材，能获得强大的外部磁场。比如，医院用于核磁共振成像的医疗设备，采用了超导体以获得强大磁性。

韩国量子能源研究所团队发表的第二篇论文中，给出了制备LK-99的合成步骤：“第一步，通过化学反应合成黄铅矿……第二步，合成磷化亚铜晶体……第三步，将黄铅矿和磷化亚铜晶体研磨成粉末，并在坩埚中混合，然后密封入晶闸管中……将装有混合粉末的密封管在925℃的炉子中加热5～20小时。在此过程中，混合物发生反应，并转化为最终材料。”相比于之前超导材料制备过程中对压力和设备的要求，韩国团队的合成过程简单得令人惊讶。

要证明某一材料存在超导性质，其必须满足两个条件：零电阻和完全抗磁性，即迈斯纳效应。迈斯纳效应是超导体从一般状态相变至超导态的过程中对磁场的排斥现象，该效应被视作超导实现的重要特征。

韩国量子能源研究所发布论文后，全球已有多个研究团队在复现LK-99的合成，并验证其超导特性。北京航空航天大学材料科学与工程学院研究论文发现，合成的LK-99电阻不为零，也没有发生磁悬浮。印度国家物理实验室也发文称，在实验中未观察到悬浮或抗磁性，并认为可能是因为材料中铜的掺杂。

截至8月4日，每天都有新的LK-99复现进展。8月1日，一位B站用户发布了合成并验证室温超导材料LK-99的视频，华中科技大学材料科学与工程学院教授常海欣向媒体确认，视频确实出自所属团队。但由于该团队尚未检测其电阻特性，因此还不能作为成功复现的证据。8月2日，曲阜师范大学一团队表示已经利用四引线法对此前合成的抗磁样品 LK-99 进行了初步电阻测试，发现该样品在常温到 50K （-223.16℃）的低温范围内仍存在较大电阻值，与“室温超导”的零电阻特性相差甚远。

8月3日凌晨，东南大学物理学教授孙悦在B站发表的视频中表示，团队在110K（-163℃）温度以下常压条件下，成功观测到LK-99的零电阻。不过，孙悦在评论区强调，目前结果并不能证实LK-99就是室温超导，具体还需要进一步探索和测量。

8月4日，韩国研究团队的第二篇论文第三作者、美国威廉玛丽大学教授金铉卓向《纽约时报》记者提供了第二段展示LK-99悬浮性的视频，他对于全世界涌起的LK-99复现热潮，表示非常欢迎。

此外，一些物理学家试图从理论层面对 LK-99 可能具有的超导特性进行解释。中国科学院金属研究所和美国劳伦斯伯克利国家实验室的两篇预印本文章进行了理论计算，他们发现LK-99有室温超导的可能性或具备一些超导特征。

除了LK-99材料的超导性受到质疑，韩国团队作为研究者的可信性也不足。团队中李石培和金智勋曾是韩国高丽大学教授崔东植的学生。1993年，崔东植提出了一个新的超导理论“原子间超导带理论”，但因为与主流的理论背道相驰，不被学术圈接受。

1999年，李石培和金智勋在一次实验中，偶然发现实验品的观测数据中有一个只有超导体才会出现的微弱信号。但反復实验后，也没有最终制作出产生这个信号的材料。

此后，李石培和金智勋先后离开高丽大学的实验室，并于2008年创办了韩国量子能源研究所。2018年，二人在高丽大学教授权英完的帮助下，拿到了韩国研究财团的赞助，获得了更好的实验条件和设备。

2020年，二人第一次向《自然》杂志投递了关于超导材料的论文，但是当时正赶上了朗加·迪亚斯超导论文学界证伪的风波，二人的论文被《自然》拒收。之后，他们联系了金铉卓，并在金铉卓及其团队帮助下合成了LK-99材料。2021年，二人为LK-99在韩国申请专利，该专利于今年3月通过。

今年7月22日，权英完署上李石培和金智勋的名字，在arXiv上发表了第一篇关于LK-99的论文，声称他们发现了室温超导材料。两个半小时后，金炫卓剔除权英完，将自己列为第三作者，在arXiv发表了第二篇论文，公布了更详细的数据。

韩国“LK-99 验证委员会”委员长由首尔大学教授金昌永担任，成员来自首尔大学、成均馆大学、浦项工大等。目前，韩国成均馆大学、高丽大学、首尔大学等相关研究机构仍在进行重现 LK-99 的实验。

害怕热点的科学家

与社交媒体的热烈讨论相反，不少研究超导的科学家对此较为冷静，甚至有意回避室温超导日益增加的热度。

8月2日，北京高压科学研究中心主任毛河光教授接受媒体采访时表示，“如果超导这么容易做，那我们以后不要去找专家去做这个事了，就让大家土法炼钢去。结果一定是，你会比专家多花很多功夫，而成功的概率几乎是零”。毛河光的观点在社交媒体上受到很多批评，有网友评价其为“科学家的自大”。

多位超导领域内的专家认为，目前室温超导被过分关注，甚至有一些炒作行为。他们认为，关于超导，有可能会被公众误读。一位不愿具名的超导专家对《中国新闻周刊》表达了一种担忧：“别以后提到超导研究，就认为研究者是一群骗子。”他认为这会伤害本来搞科研的人。

谈到业界有代表性的科学解释，多位专家提及南京大学超导材料和物理研究中心主任闻海虎的分析。7月28日，闻海虎接受采访时表示，根据韩国小组的文章和视频内容，并结合超导的知识，LK-99电阻、磁化、磁悬浮三个证据都不足以证明室温超导的存在。这与8月3日“LK-99 验证委员会” 在未接触韩国研究团队LK-99样品的情况下，得出的结论接近。

时隔一周，在国内外各个实验室陆续复现后，闻海虎在接受《中国新闻周刊》采访时表示，根据判定超导的标准，目前的复现实验，仍然都不足以证明LK-99是室温超导材料，其中实验的现象都可以用其他思路或图像来解释，“验证LK-99的室温超导性还需要更多复现实验”。

对于理论计算的支持，闻海虎认为，超导材料领域中理论模拟计算只提供一种解释或佐证，验证还要以实验为主。他表示，仿真计算中的参数和软件有差异，结果就会有差异，因此理论仿真不能作为可靠的验证证据。

其实，有关室温超导的呼声，每年都会出现几次。中国科学院物理研究所研究员罗会迁在《超导 “小时代”》一书总结了这些 “室温超导体” 研究的共性：“很难经得住推敲和考证，它们很难被重复实验来验证——有的根本没有公布成分结构或者制备方法，有的实验现象极有可能是假象，有的实验数据极有可能不可靠。”

在闻海虎印象中，这次韩国室温超导材料引起的讨论，是社会对超导讨论最广泛的一次。他回忆，此前大多数所谓室温超导论文成果，并不会引起公众的大范围讨论。科学家通过数据和图像分析可以判断大多数宣称室温超导论文的可靠程度，“大多数时候一笑了之”。这次韩国的研究引起了广泛关注，他认为和论文结论的冲击力以及样品制备过程的直截了当有关。

闻海虎介绍，对于超导的两个判据，有理解程度准确性的差异。例如，韩国团队的电阻图中，电阻下降中有些地方看似为0，但实际上，这个尺度可能需要放大到一万倍才能做出基本判断。如果只停留在对超导现象表层的认识的话，就会认为韩国团队的论文很合理，因为似乎“零电阻”和“抗磁性”都有了，但是这些结论是需要深究的。比如，“零电阻”是不是真正的零电阻，“抗磁性”是不是超导类抗磁性。

艰难的证伪

“有时候，证伪比证实困难”，闻海虎认为，证伪需要更精细、更有逻辑、更有说服力的证据，才能被同行和专家接受。

3月15日，距离美国罗切斯特大学教授朗加·迪亚斯在美国物理学会年会上宣布发现高压室温超导材料并公布数据仅8天，闻海虎带领的团队就公布重复实验结果，推翻了迪亚斯等人的室温超导研究结果，引发轰动。

闻海虎教授团队的前述研究结果5月11日在线发表在《自然》杂志上：他们制备的氮掺杂的镥氢化物没有表现出近常压室温超导性。

短短8天就得出验证结果，闻海虎认为这是积累加上机缘巧合。“当时合成原料和条件在我们实验室都基本具备，合成路线又碰巧成功了，所以能很快制备出材料。”闻海虎说。他第一眼看到迪亚斯的论文时，觉得“数据看起来非常让人震惊和漂亮”，是个重要的实验进展，但是后来逐渐发现了原始数据和分析过程中的一些问题。“一开始根本不是想着去证伪的，只是想重复这样一个重要结果。”闻海虎说。

与迪亚斯的论文不同，闻海虎在刚看到韩国团队的LK-99论文和视频的时候，经过数据解读和分析，就认为现有数据不能证明其是室温超导材料。首先视频里的小“超导体”有跌落到磁体表面的过程，这是超导体一般没有的。其次，电阻测得也不好，从数据上看不出真正的零电阻，论文里也没有给出判断超导的标准磁化曲线，这都让人产生怀疑。

对于韩国量子能源研究所团队，闻海虎也有自己的判断。他介绍说，该团队中的成员不是超导领域中非常职业化的研究人员。他们的论文中，关于电阻测量、磁化测量和磁悬浮现象的证明程度不足，或說明他们对超导的基本认识有一些欠缺。

从探索新型超导体角度看，闻海虎认为LK-99的研究路线也还算正常的研究思路。他进一步介绍说，他当然希望LK-99是一个真正的室温超导体，但是超导的判断需要有严格的审视标准。LK-99如果被证明不是室温超导体，谈不上对超导学界有什么影响。LK-99作为一种材料电阻虽不是零，但仍有可能属于电阻较小的材料。等材料纯化以后，才能验证其电阻是否真正很小。

闻海虎称，基于LK-99目前测的数据，假设样品是均匀的，在110K下，其电阻率与铜的相当或略大几倍 ，加上价格和延展性差等因素，如果不能被证明是超导体，其应用价值不大。对于LK-99作为一种抗磁材料的意义，闻海虎认为，目前LK-99表现出的抗磁性谈不上强，而弱抗磁材料在工业上有什么大规模应用不好说。

其实，在超导领域，跨越式、偶然的材料发现也不少见，例如2001年的二硼化镁超导体的发现。1986年，瑞士科学家发现锶镧铜氧化物高温超导体，就是在开国际会议中受到会场海报的启发，获得灵感。但是闻海虎认为，这也并非纯粹的偶然，超导材料的发现还是依赖于专业知识的积累和平时的思考。

闻海虎的团队7月25日开始进行LK-99的复现合成，8月3日完成了第一批样品的制备和初步检测，发现在低磁场下总体呈现弱抗磁行为，在350K下，没有发现类似超导的迈斯纳态。另外，挑出的一些小的黑色样品具有与韩国团队和华中科技大学演示的差不多的“悬浮”状态，但是样品电阻很大，也没有发现超导。

闻海虎介绍，如果没有获得韩国方面的样品，还要证伪的话，首先要保证制备的材料与LK-99的晶体结构和成分尽可能相同，然后进行仔细的测量，包括电阻和磁化测量。由于室温超导材料在低温下一定是超导，如果在低温条件下材料还有电阻，就可以判断其不是室温超导材料。再加上磁性测量的判断，两者加起来就可以敲定是否为超导材料。

在得出完备证据前，闻海虎认为目前还不能完全排除LK-99是室温超导的可能。“如果材料制备非常干净，也可能会发生奇迹。”闻海虎说。

“如果委员会得到最初的LK-99材料，是很快可以得出结论的。”闻海虎认为，验证委员会里面有在国际超导界有影响的专家，一旦能够拿到LK-99团队提供的样品，只需测量验证LK-99是否具备超导体特有的磁滞特性和零电阻，很快就能真相大白。