超導體未來發展詳細懶人包

迄今為止,我們發現影響超導體產生超導性的兩個主要因素,是溫度和壓力。應力發生在網絡部分,然後就導致了超導性的出現。
相較於先前羅切斯特大學研究團隊多次發表找到室溫超導的論文,可是卻沒有任何其他實驗室複製出同樣結果,引發數據造假質疑,這次南韓的研究團隊已公布了影片,將他們發現的LK-99放上永久磁鐵,保持懸浮狀態,顯示其受邁斯納效應影響,而這正是該物體為超導體的特徵之一。而製作LK-99 的設備與環境相當簡單,且只需34小時就能製造出來,預料將有許多各國研究團隊著手進行驗證。   圖:翻攝自騰訊網
側視圖中,間隔排列的這些圓柱形柱由非對稱的六面體組成,包含兩個對置的三角形。這篇論文表示,通過改良一種鉛-磷灰石結構,用銅離子取代鉛離子,產生應力,在微結構中引發畸變,從而可以在 127℃ 以下表現出超導性

超導體未來發展:0到1的突破 陸中山大學團隊發現液氮溫區鎳氧化物超導體

液氮的廉價和易得,推動了銅氧化物高溫超導材料的規模化應用。
LK-99 是混合了幾種含有鉛、氧、硫、磷的粉末化合物,在高溫下加熱幾小時後發生化學反應並轉變成灰黑色固體。
量子阱是指與電子的德布羅意波長可比的微觀尺度上的勢阱,它是是一個奈米級的薄層,可以將(準)粒子(通常是電子或空穴)限制在垂直於該層表面的維度上,而其他維度的運動則不受限制。
綜合媒體報導,該研究團隊在arXiv刊載兩篇相關論文。
過去,羅徹斯特大學物理學家 Ranga Dias 團隊曾三番兩次於《自然》期刊發表找到室溫超導體的論文,然而其他實驗室一直無法複製出同樣結果,最終團隊論文也都因數據造假嫌疑遭期刊撤銷。其中,論文第一作者 Sukbae Lee,是量子能源研究中心的 CEO 兼研究員,長期從事物理研究,尤其是高溫超導方面

  • 通過臨界溫度(Tc)、零電阻率、臨界電流(Ic)、臨界磁場(Hc)和邁斯納效應,都可以證明 LK-99 的超導性
  •  王猛表示,團隊耗時3年半,依託中山大學物理學院公共科研平台,通過不斷努力成功生長了鎳氧化物La3Ni2O7單晶,隨後在中山大學高壓實驗研究平台以及華南理工大學、中國科學院物理研究所、北京同步輻射裝置開展實驗研究,很快在實驗上確定了此單晶材料能夠在壓力下實現超導,轉變溫度達到液氮溫區,高達80K
  • 同時,LK-99 的 EPR 在全溫度範圍內都出現類似迴旋共振(cyclotron resonance)的訊號,這是二維電子氣體量子阱的特徵,這也證實了鉛離子和磷酸鹽界面上存在超導量子阱(SQW),這是 LK-99 具有超導性的關鍵
  •    圖:翻攝自騰訊網Newtalk新聞
    近日,韓國的物理學家發表論文,自稱其發現世界首個室溫常壓超導體:改性鉛磷灰石晶體結構,也稱為 LK-99
  • 」而美國羅徹斯特大學狄亞斯(Ranga Dias)團隊也對於室溫超導體持續研究,過去其論文曾登上自然期刊(Nature),但卻因為其他實驗室一直無法複製出同樣結果,其論文遭期刊撤銷

強流重離子加速器裝置總工程師、中國科學院近代物理研究所研究員楊建成認為,為了更好支撐基礎前沿研究,我國要做好重大科技基礎設施建設的整體規劃,優化重大科技基礎設施的學科和地域布局

超導體未來發展:南韓科學家以簡單設備製出室溫常壓超導體,127℃ 展超導特性

該研究團隊兩篇相關論文獲獨立科學期刊arXiv刊登。這是物體轉變為超導體的特征之一,即邁斯納效應(Meissner Effect)。例如,大幅縮短新藥、新材料的研發時間,協助提高氣候、能源、金融等風險的預測準確度,並建構如前文所述絕對安全的通訊網絡等等。
這些重大科技基礎設施在各自領域已經發揮了關鍵作用,部分裝置綜合水準邁入全球“第一方陣”,産出了一大批有國際影響力的重大科學成果。
由南韓科學家Sukbae Lee、Ji-Hoon Kim、Young-Wan Kwon組成團隊,近期在arXiv刊載兩篇論文,其中一篇名為《首個室溫常壓超導體》(The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor),在開頭就表示「全世界首次,我們成功合成出以改良過的鉛-磷灰石(LK-99)結構,在常壓下運作的室溫超導體(Tc≥400 K,127度C)。例如中國科學院上海高等研究院啟動了面向二氧化碳的光子科學建制化科研平臺項目,該項目瞄準二氧化碳捕集利用關鍵核心問題,主要依托上海光源,組建一支涵蓋光子科學、能源科學、材料科學等多學科交叉的建制化研究團隊進行科研

  • 他表示,無法複製從前的成功路徑,只能以更集中的資源、更有效率、更有挑戰性的基礎研究,展現對產業、對社會的影響
  • 量子研發傾國之力 發揮臺灣產業優勢
    擁有成熟半導體科技產業的臺灣,在這場量子競賽中,如何搶佔先機?首先,必須取得國家政策及資源的積極支持,而行政院科技會報辦公室、中央研究院、經濟部與科技部以國家隊之姿,已全面啟動產官學界,串連起來的速率、效率不容小覷
  • 該效應指當1個磁場用於超導體,1小股電流在其表面形成並抵消,使磁場被超導體拒斥
  • 而不論是美國波音公司(Boeing),或日本富士通(Fujitsu)、日立(HITACHI)等大廠,皆爭相奔赴,尋求量子電腦如何結合自家應用
  • 實驗上,超導體已經成功讓電流跑了 25 年,並持續增加中

如果再從根上掌握了可控核聚變,甚至可以進行遠距離的太空旅行

超導體未來發展:星際旅行指日可待? 韓稱造出世界首個室溫超導體 127度實現超導

因此若是該論文發現為真,人類就能實現無損的能量和資料傳輸,全球的能耗問題將從源頭上解決,可以利用電能獲得巨大的力量。清華大學物理系教授果尚志即提醒1:「太過均一化的話,競爭性跟生存力就會降低。
“重大科技基礎設施還有力支撐了國家創新高地建設的戰略布局。
“新奇量子物態與綜合極端調控”建制化科研項目已取得了“係統研究了籠目結構超導體AV3Sb5的多種物性,揭示了超導、電荷密度波及反常霍爾效應等性質的起源和競爭關係”“發現單帶Mott絕緣體”“在鐵基超導材料鋰鐵砷(LiFeAs)中觀測到大面積、高度有序、可調控的馬約拉納準粒子格點陣列”“構建國際先進的量子計算雲平臺”等為代表的階段性研究進展與成果。
宇宙線研究作為科學界競相角逐的領域,在21世紀第一個10年,多國研究部門紛紛提出下一代伽馬天文觀測重大科技基礎設施計劃:歐洲提出建造100多臺大氣切倫科夫望遠鏡組成的陣列(CTA)計劃;美國選擇了一條通過升級改造實現適度提升靈敏度的高海拔水切倫科夫探測器(HAWC)計劃;中國則提出建設拉索的計劃。超導現象在 1911 年時被發現,某些特定的材料被冷卻到一個程度後電阻會驟降為零,就算不提供任何電壓,超導體也能穩定的維持電流流動

  • 人們不斷追求在更高的臨界溫度(Tc)下實現材料的超導性,未來尋找能在較低壓力下大規模應用的室溫超導體是超導研究人員的心之所向
  • 由於預期效能十分驚人,因此開發量子科技不僅成了國家戰略層級大事,也是各頂尖產業角逐之目標,研究動能及市場皆生氣蓬勃
  • ”拉索首席科學家、中國科學院高能物理研究所研究員曹臻告訴《瞭望》新聞周刊記者
  • 而 LK-99 的應用場景十分廣闊,包括磁鐵、電機、電纜、懸浮列車、電力電纜,量子計算機的量子比特和 THz 天線等
  • 目前聯合産業方初步完成驗證方案,為傳統高碳行業向低碳變革提供了有效途徑

因此本次南韓實驗室的論文一出,也讓科學界專家多半抱持著懷疑態度

超導體未來發展:量子晶片掀科技革命 臺灣半導體產業搶佔先機

■研究指出,由於量子力學之「測不準原理」特性,資訊一經加密,即無法以任何形式破解,可永久加密,保障資通訊安全。這是繼銅氧化物高溫超導體後,另一個完全不同體系的高溫超導體。
第一個常溫常壓超導體,南韓科學家是怎麼研發的?
他們改良了一種具有鉛磷灰石結構的化合物,用 CuCu2+ 取代了 Pb2+,誘發了微小的晶體結構畸變(表現為 0.48% 的體積收縮),這導致了材料界面處超導量子阱的形成,使得其具備了超導性,超導臨界溫度在 127 攝氏度,即 400K 以上,而且在常壓下就具備超導性。而 LK-99 的應用場景十分廣闊,包括磁鐵、電機、電纜、懸浮列車、電力電纜,量子計算機的量子比特和 THz 天線等。然而近40年來,高溫超導機理至今仍是物理學最重要的未解問題之一。相較於先前羅切斯特大學研究團隊多次發表找到室溫超導的論文,可是卻沒有任何其他實驗室複製出同樣結果,引發數據造假質疑,這次南韓的研究團隊已公布了影片,將他們發現的LK-99放上永久磁鐵,保持懸浮狀態,顯示其受邁斯納效應影響,而這正是該物體為超導體的特徵之一

  • 其中數據分析結果由中國科學院高能物理所給出,理論解釋由南京大學、中國科學技術大學等提供,研究成果集體署名,充分體現了建制化科研的優勢
  • 而 LK-99 的超導性是由微小的體積收縮(0.48%)導致的結構形變引起,不是由溫度和壓力等外部因素引起的
  • 它就是本次發現的「新星」——高溫超導新材料La₃Ni₂O₇單晶樣品
  • LK-99是混合了幾種含有鉛、氧、硫、磷的粉末化合物,外觀呈灰黑色,透過臨界磁場、臨界電流、臨界溫度、零電阻率與邁斯納效應,都可應證LK-99的超導性
  • 而 LK-99 的誕生意味著室溫超導領域的重大突破,開啟了一個全新的歷史時代

其電子結構、磁性與銅氧化物完全不同,通過比較研究,有可能推動科學家破解高溫超導機理