“室溫超導(dǎo)”最近又在科技領(lǐng)域掀起了討論的熱潮。
這一切都源于韓國的一個科學(xué)家團(tuán)隊,他們在近日表示:發(fā)現(xiàn)了全球首個室溫常壓超導(dǎo)材料——改性鉛磷灰石晶體結(jié)構(gòu)(下稱LK- 99,一種摻雜銅的鉛磷灰石)。
什么是室溫超導(dǎo)?
所謂超導(dǎo),是指材料在低于某一溫度時,電阻變?yōu)榱愕默F(xiàn)象。電阻越小,意味著能量損耗越低。
超導(dǎo)現(xiàn)象最初是在絕對零度(零下273.15攝氏度)的極低溫度條件下被發(fā)現(xiàn)的,大多數(shù)超導(dǎo)體也僅在接近絕對零度的溫度下工作。
但現(xiàn)在超導(dǎo)前出現(xiàn)了“室溫”這個定語。也就是說在室溫條件下,也能實現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象,這就是室溫超導(dǎo)。
超導(dǎo)是物質(zhì)的一種特殊狀態(tài),有兩個最主要的指標(biāo),分別是臨界溫度和臨界磁場。超導(dǎo)體電阻為零,可以無損耗地輸電;有完全抗磁性,液氮超導(dǎo)磁懸浮就是很直觀的表現(xiàn)。
如果在室溫下實現(xiàn)無損耗輸電和超導(dǎo)磁懸浮,這是什么概念?電器電子、航空航天、軌道交通、軍事國防、大型計算、醫(yī)療、新能源……等重大領(lǐng)域都會受到革命性的影響。
醫(yī)院的核磁成像裝置,將不需要任何低溫制冷液體,價格也會大大降低。在電力運(yùn)輸領(lǐng)域,所有在電路上的損失都可以被節(jié)省下來。應(yīng)用于軌道交通,使用超導(dǎo)磁懸浮就能夠達(dá)到時速1000公里。
如果室溫超導(dǎo)成果為真,那將顛覆整個人類社會。
成果是否為真?
發(fā)現(xiàn)LK- 99的韓國團(tuán)隊曾表示,“所有證據(jù)都可以證明,LK-99是世界首個室溫常壓超導(dǎo)體。LK-99的誕生意味著室溫超導(dǎo)領(lǐng)域的重大突破,開啟了一個全新的歷史時代?!?/p>
那么這個成果是否為真?現(xiàn)在全世界的科研團(tuán)隊都在研究、驗證這件事。
華中科大團(tuán)隊在某視頻網(wǎng)站上發(fā)布了一段視頻,目前位列全站播放第一。這段視頻確實證明了LK-99的強(qiáng)抗磁性,但是并沒有驗出超導(dǎo)性。
一般來說,超導(dǎo)材料要符合兩個特征,一個是沒有電阻,另一個是有完全抗磁性。如果是在室溫下,這兩個特征都能夠表現(xiàn)的話,那就是說它是一種室溫超導(dǎo)體。
簡單來理解就是超導(dǎo)=抗磁性+零電阻。如果不能實現(xiàn)零電阻,也就不能實現(xiàn)超導(dǎo)性,韓國團(tuán)隊的室溫超導(dǎo)研究成果自然就不能成立。
其實早在2020年和今年3月,就有來自的美國科研團(tuán)隊發(fā)布報告稱發(fā)現(xiàn)了室溫超導(dǎo)材料,并觀察到了室溫超導(dǎo)現(xiàn)象,但最終都不了了之了。
根據(jù)央視網(wǎng)的消息,8月2日早,據(jù)多家媒體報道,該研究團(tuán)隊的成員表示:論文存在缺陷,系團(tuán)隊中的一名成員擅自發(fā)布,目前團(tuán)隊已要求下架論文。
現(xiàn)在全世界的科研團(tuán)隊都在爭相復(fù)現(xiàn)韓國的室溫超導(dǎo)實驗,最終結(jié)果如何,時間會給出答案。
芯片行業(yè)會被如何顛覆?
如果未來真的能夠?qū)崿F(xiàn)室溫超導(dǎo),那對于我們半導(dǎo)體領(lǐng)域、芯片領(lǐng)域又有什么影響呢?
假設(shè)我們的條件依然是基于“芯片是由半導(dǎo)體材料制造的”。那么使用室溫超導(dǎo)材料做成芯片的連線,將會不存在導(dǎo)線發(fā)熱的情況,但還是難以避免MOS管本身的發(fā)熱,所以目前能夠想到的最大優(yōu)點(diǎn)就是,芯片性能將得到大幅提升。引用網(wǎng)友的話形容“就像高速公路去掉了120的限速標(biāo)識”。
而如果不考慮硬件限制,把這個假設(shè)條件再更具顛覆性一些——直接使用超導(dǎo)材料來制作芯片,電阻消失了,不需要再考慮散熱問題了……摩爾定律現(xiàn)在所面臨的困境也就迎刃而解了。
從半導(dǎo)體時代到超導(dǎo)體時代,這要經(jīng)歷從實驗室到生產(chǎn)線的跨越。畢竟從科研領(lǐng)域到應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域,還是有很長的路要走。
2022年末時,室溫超導(dǎo)入選為2022年度“十大基礎(chǔ)研究關(guān)鍵詞”。無論當(dāng)下成果如何,室溫超導(dǎo)都是未來發(fā)展的一大前沿方向。
別急,讓子彈再飛一會兒。