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近期，一支南韓研究團隊宣稱取得了重大突破，聲稱找到了被譽為「能源聖杯」的創新技術。他們在一份關於「LK-99常溫常壓超導體」的研究論文中分享了相關成果，此消息引起了全球超導體領域的熱烈關注。若這項技術能夠進行大規模生產，有望對眾多產業產生深遠影響，可能引起一場產業革命。不僅是美國超導公司（AMSC）的股價出現了大幅上升，南韓和中國內地的超導體相關股票也紛紛表現強勁。同時，台灣股市中相關概念股的話題也迅速蔓延開來。

論文一公布，全世界的實驗室與科學家立刻開始動手希望能夠驗證並且複製出論溫中宣稱的常溫常壓超導體，如果真的可以成功，那真的是人類科技史上的一大重大突破，人類的科技很可能將直接提升一個檔次。然而，隨著越來越的實驗結果出爐，情況似乎不如想像中的樂觀。

8月16日，中科院物理所，對來自三個不同課題組的LK-99樣品進行了更細緻的研究，認為三個獨立樣品體現出的電磁特性都是來源於其中的硫化亞銅，否認了LK-99的室溫超導性。

在16日的最新文章中，Dan Garisto總結了最近連續十幾天的室溫超導反轉事件，將各大機構的研究結果拼湊在一起，揭示了為什麼LK-99會顯示出類似超導行為的謎團。科學家似乎已經解決了LK-99的難題。 科學偵探工作已經發現了該材料不是超導體的證據，並闡明了其實際特性。

這一結論讓人們的希望破滅了，LK-99 – 一種銅、鉛、磷和氧的化合物 – 標誌著第一個在室溫和環境壓力下工作的超導體的發現。 相反，研究表明，材料中的雜質（尤其是硫化銅）導致電阻率急劇下降和磁體上的部分懸浮，這看起來與超導體表現出的特性相似。

加州大學戴維斯分校的凝聚態實驗學家 Inna Vishik 表示：“我認為事情到此已經差不多告個段落了。”

LK-99 故事的開始

LK-99 的傳奇故事始於 7 月底，當時首爾一家初創公司量子能源研究中心的 Sukbae Lee 和 Ji-Hoon Kim 領導的團隊發表了預印本1,2，聲稱 LK-99 是一種超導體常壓和溫度至少可達127 ℃（400 開爾文）。 所有先前證實的超導體都只能在極端溫度和壓力下發揮作用。

這一非凡的說法很快引起了對科學感興趣的公眾和研究人員的注意，其中一些人試圖複製 LK-99。 最初的嘗試沒有看到室溫超導的跡象，但也沒有得出結論。 現在，經過數十次復制努力，許多專家自信地說，證據表明LK-99不是室溫超導體。 （李和金的團隊沒有回應《自然》雜誌的置評請求。）

韓國團隊的主張基於 LK-99 的兩個特性：磁體上方的懸浮力和電阻率突然下降。 但北京大學 3 和中國科學院 4 (CAS) 的不同團隊對這些現象找到了平凡的解釋。

美國和歐洲研究人員的另一項研究5結合了實驗和理論證據，證明了 LK-99 的結構如何使超導變得不可行。 其他實驗人員合成並研究了 LK-99 的純樣品6，消除了對該材料結構的疑慮，並確認它不是超導體，而是絕緣體。

澳大利亞墨爾本莫納什大學的物理學家邁克爾·富勒 (Michael Fuhrer) 表示，唯一進一步的確認將來自韓國團隊分享他們的樣本。 “他們有責任說服其他人，”他說。

也許 LK-99 超導性最引人注目的證據是韓國團隊拍攝的一段視頻，其中顯示了一枚硬幣形狀的銀色材料樣本在磁鐵上擺動。 研究小組表示，樣品之所以懸浮是因為邁斯納效應——這是超導性的一個標誌，其中材料會排出磁場。 隨後，多個未經證實的 LK-99 懸浮視頻在社交媒體上流傳，但最初試圖複製這一發現的研究人員沒有觀察到任何懸浮現象。

一切介在懸浮與沒有懸浮之間

馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學的前凝聚態研究員 Derrick van Gennep 遇到了一些危險信號，他現在從事金融工作，但對 LK-99 很感興趣。 視頻中，樣品的同一邊緣似乎粘在磁鐵上，而且看起來微妙地平衡。 相比之下，懸浮在磁鐵上的超導體可以旋轉，甚至可以倒置。 “這些行為都不像我們在 LK-99 視頻中看到的那樣，”van Gennep 說。

他認為 LK-99 的特性更有可能是鐵磁性的結果。 因此，他用壓縮石墨刨花製作了一個顆粒，上面粘有鐵屑。 Van Gennep 製作的一段影片顯示，他的圓盤由非超導鐵磁材料製成，模仿了 LK-99 的行為。

8月7日，北京大學團隊報告稱，由於鐵磁性，他們的LK-99樣本中出現了這種“半懸浮”現象。 “這就像鐵銼實驗一樣，”凝聚態物理學家兼研究合著者李遠說。 顆粒受到升力，但不足以懸浮——僅足以在一端保持平衡。

李和他的同事測量了樣品的電阻率，沒有發現超導性的跡象。 但他們無法解釋韓國團隊所看到的電阻率急劇下降的原因。

不太可靠的樣品

韓國作者在預印本中指出，在一個特定溫度下，LK-99 的電阻率下降了十倍，從約 0.02 歐姆厘米降至 0.002 歐姆厘米。 “他們對此非常精確。 104.8°C，”伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校化學家 Prashant Jain 說道。 “我當時想，等一下，我知道這個溫度。”

合成 LK-99 的反應採用了不平衡的配方：每製造 1 份銅摻雜磷酸鉛晶體（純 LK-99），就會產生 17 份銅和 5 份硫。 這些殘留物會產生大量雜質，尤其是硫化銅，韓國團隊在其樣品中報告了這種情況。

硫化銅專家 Jain 記得 104°C 是 Cu2S 發生相變的溫度。 低於該溫度，暴露在空氣中的 Cu2S 的電阻率急劇下降，這一信號幾乎與 LK-99 所謂的超導相變相同。 “我幾乎不敢相信他們錯過了。” Jain 發表了關於重要混雜效應的預印本7。

8 月 8 日，CAS 團隊報告了 LK-99 中 Cu2S 雜質的影響。 “可以使用不同的工藝合成不同含量的 Cu2S，”中科院物理學家羅建林說。 研究人員測試了兩個樣品——第一個在真空中加熱，產生 5% 的 Cu2S 含量，第二個在空氣中加熱，產生 70% 的 Cu2S 含量。

第一個樣品的電阻率隨著冷卻而相對平穩地增加，並且看起來與其他復制嘗試的樣品相似。 但第二個樣品的電阻率驟降至接近 112 ºC (385K)，與韓國團隊的觀測結果非常吻合。

“就在那一刻我說，‘嗯，顯然，這就是讓他們認為這是超導體的原因，’”Fuhrer 說。 “棺材裡的釘子就是這種硫化銅的東西。”

對 LK-99 的特性做出結論性的陳述很困難，因為該材料非常挑剔，而且樣品中含有不同的雜質。 “即使從我們自己的生長來看，不同批次也會略有不同，”李說。 但李認為，足夠接近原始樣本的樣本足以檢查 LK-99 在環境條件下是否是超導體。

晶瑩剔透的超導晶體

透過對電阻率減少和部分懸浮現象的有力解釋，社群中的眾多人相信 LK-99 不符合室溫超導體的特性。然而，謎團依然存在 – 就是關於這種材料的實際特性究竟是什麼？

最初的理論嘗試使用一種名為密度泛函理論（DFT）的方法來預測 LK-99 的結構，這種方法表明了有趣的電子特性，稱為「平帶」。在這些區域中，電子移動緩慢並且可能存在強烈的相關性。在某些情況下，這種行為可能會導致超導現象。然而，這些計算基於對 LK-99 結構的未經驗證假設。

為了更深入地了解這種材料，一支由美國和歐洲科學家組成的團隊對其樣品進行了精確的X射線成像，以確定 LK-99 的結構。這些成像結果為他們提供了進行嚴格計算的基礎，並且揭示了平帶的真實情況：它們不支持超導現象。相反，LK-99 中的平帶來自於強烈的局域電子效應，無法以超導體所需的方式進行電子「跳躍」。

在今年8月14日，德國斯圖加特馬克斯·普朗克固體研究所的一支獨立團隊報告指出，他們成功合成出純正的 LK-99 單晶。不同於之前基於坩堝的合成嘗試，這次研究人員採用了一種名為浮區晶體生長的技術，這種技術使得他們能夠避免將硫引入反應過程，進而消除了 Cu2S 雜質。

結果得到了一種透明的紫色晶體，即純正的 LK-99 或稱 Pb8.8Cu1.2P6O25。在去除雜質後，LK-99 並不呈現超導性，而是一種電阻極高，達數百萬歐姆的絕緣體，這種電阻過高，無法通過標準的電導率測試。該晶體表現出輕微的鐵磁性和抗磁性，但這種特性並不足以實現部分懸浮現象。總的來說，研究團隊得出結論認為，LK-99 中所觀察到的超導性跡象可能是來自 Cu2S 雜質的影響，而這種雜質在該晶體中不存在。晶體生長專家和該研究的領導者馬克斯·普朗克物理學家帕斯卡·普帕爾（Pascal Puphal）表示：「這個故事清楚地說明了我們為何需要單晶。當我們擁有單晶時，我們能夠清晰地研究系統的內在特性。」

汲取教訓

許多研究學者正在反思他們從夏季的超導現象中所獲得的啟示。

普林斯頓大學的固態化學專家萊斯利·肖普（Leslie Schoop）是這項平帶研究的合著者，對於他而言，過早下定論的教訓變得格外顯著。他表示：“即使在 LK-99 出現之前，我一直在強調使用密度泛函理論時需謹慎，現在我已經為我下一個暑期學校預備了最佳教材。”

Jain 強調了舊有數據常被忽視的重要性 – 他所依賴的 Cu2S 電阻率關鍵測量結果於 1951 年發表。

雖然一些評論家將 LK-99 的突破視為科學可重複性的經典範例，然而其他人則認為這是對一個引人注目且困難的難題極速解答的異常情況。Fuhrer 指出：“通常這些問題的解決速度非常緩慢，而現在的情況如此之快，它幾乎成為謠言，沒有人能夠複製它。”

1986 年，當氧化銅超導體被發現時，研究人員立即開始深入探索其特性。然而，幾乎四十年過去了，人們對於這種材料的超導機制仍然存在爭議，維什克說。解釋 LK-99 的努力顯然進展迅速。她說：“偵查工作囊括了原始觀察的方方面面，我認為這真的太了不起了。而且這樣的情形相對而言相當罕見。”

關於 LK-99 傳奇超導體的結論: 不是常溫常壓超導體

韓國的研究團隊根據兩個主要觀點認為LK-99具備超導體的特性：首先，它可以在磁鐵上方懸浮；其次，電阻率會突然下降。然而，來自北京大學和中國科學院（CAS）的兩個獨立研究團隊，已進行了相當有說服力的研究解釋，認為這兩個現象具有其他合理的原因。

在一項融合實驗與理論證據的研究中，美國普林斯頓大學與德國馬普所的科學家們闡明了LK-99為何不可能是超導體。德國馬普所的實驗人員合成並研究了純淨的LK-99樣品，徹底排除了可能存在的有關材料結構的疑慮，確定LK-99實際上是一種絕緣體，而非超導體。

然而，有關LK-99可能成為室溫超導體的論點，目前唯一能提供進一步支持的證據，來自韓國團隊分享的另一段影片。然而，隨後的復現實驗都未能觀察到任何懸浮或超導現象的出現，這使得這種論點的可信度受到了質疑。

之前在哈佛大學從事凝聚態研究的前研究員Derrick van Gennep，對LK-99表現出濃厚興趣，他製作了一個與韓國團隊展示的LK-99樣品類似的影片。這個樣品與LK-99的影片一樣，似乎其邊緣與磁鐵黏附，呈現出微妙的平衡狀態。

與此形成對比的是，在磁鐵上懸浮的超導體可以自由旋轉，甚至可以倒置以實現另一側的懸浮。最終，他得出的結論是，LK-99的特性更有可能是由鐵磁性產生的。因此，他用帶有鐵屑的壓縮石墨屑製成顆粒，以模仿LK-99的懸浮現象，並製作了相應的影片。

而在8月7日，北京大學的研究團隊也發表了他們的研究結果，指出他們的LK-99樣品的懸浮現象是由於鐵磁性引起的。他們在論文中提到，樣品中的顆粒因為鐵磁性而承受上升的力量，但這種力量不足以實現完全的懸浮，因此只能在一個端點上保持平衡。

Li及其團隊測量了樣品的電阻率，卻未發現超導性的跡象。然而，他們無法解釋韓國團隊所觀察到的電阻率急劇下降的現象。

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