如果 这个 室温 超导 它 被 证实 为真, 他们 就 相当于 牛顿 发现 了 第二 定律, 相当于 爱因斯坦 发现 了 相对论。 对我 来讲 对 是一个 特别 大 的 里程碑式 的 突破。
所以 确实 是 为什么 大家 叫 它是 圣杯? 因为 也 确实 是 这么多年 想 从 1910年 到 现在 上百年 的 一个 追求。 所以 如果 真的 出现, 那 当然 对于 整个 产业, 包括 其实 我们 说 从 工业界 的 角度, 觉得 可能 就会 带来 下一次 的 工业革命。 这个 说法 也 确实 非常 同意 的。 只是 说 在 这个 革命 发生 之前 的话, 从 材料 的 发掘 再到 商业化 的话, 我们 还是 要有 一定 的 耐心。
欢迎 收听 硅谷 101, 这是 一档 分享 当下 最 新鲜 的 技术 知识 与 思想 的 科技 博客。 我是 红军。 最近 科学 圈 最大 的 新闻 应该 就是 室温 超导。 2023年7月23日, 韩国 科学技术 研究院 的 量子 能源 研究中心, 他们 在 archive 上 发表 了 一篇 论文, 说 他们 发现 了 一种 叫做 LK99 的 新型 室温 超导体。 因为 这个 新闻 实在是 太过 重磅, 全球 各地 的 团队 也 开始了 复现 浪潮。 而 正在 韩国 的 这个 诗文 超导 被 学术 圈 广泛 质疑 的 时候, 美国 劳伦斯 国家实验室 始 说 他们 使用 美国能源部 的 计算能力 进行了 模拟 VLK99 的 超导 性, 还真 找到了 理论 基础。
这些 新闻 都是 怎么回事? 诗文 超导 到底是什么? 他的 研究 的 历史是什么? 为什么 大家 的 复现 出现 的 结果 都是 不一样的? 我们在 邀请 这些 嘉宾 的 过程中 也 发现, 诗文 超导 它 其实 是一个 物理学 还有 材料 学 的 交叉学科。 所以 我们 就 把 专业 的 问题 留给 专业 的 人。
这 期 节目 我们 邀请 到了 大家 的 老朋友, 科技 创业者 刘冰 燕 为 大家 主持。 嘉宾 也是 一位 材料 学 一位 物理学家。 其中 一位 嘉宾 大家 很 熟悉, 他是 fusion fund 的 创始 管理 合伙人 张璐。 张璐 也是 毕业于 斯坦福 材料科学 与 工程硕士。 还有 一位 嘉宾, 他 自己的 研究 方向 跟 超导 相关, 他是 临近 德国 kate B A S F 联合 实验室 X 射线 与 中子 散射 方向 的 博士。 接下来 就请 收听 他们 为 我们 来 解析 常温 超导。
大家好, 欢迎来到 硅谷 101。 今天 我们 请 到了 张鹭 和 林静, 我们一起 聊 一下 关于 室温 超导 的 事情。 林 机, 您 方便 介绍 一下 你 做 的 研究 相关 的 工作 吗?
方便。 我本人 硕士 其实 读 的 是 材料科学 与 工程, 后来 逐渐 进入 到了 离子 导体 这个 领域。 然后 为什么 又 后来 更 偏向 于 超导 方面, 慢慢 往 这边 偏? 是因为 我 用到 了 一种 方法。 其实我 个人 是 做 X 射线 的 散射 和 中子 散射 的这 两种 方法, 一个 是 表征 电子 形态 的, 一个 是 表征 分子 形态 的。 然后 电子 生子 耦合 是一种 常见 的 超导 机制。
好的, 谢谢。 最近 韩国 的 几篇 论文, 关于 LK99 的 材料 出现了 室温 超导现象, 确实 是 非常 火。 所以说 最近 我们 想 聊 一下 关于 室温 超导 这个 事情。 能不能 给 大家 先 简单 介绍 一下 超导 以及 室温 超导 或者 高温 超导 的 历史。
超导 这个 话题 其实 第一次 发现 已经 很久 了。 它是 在 一百多年 以前, 1911年 的 时候, 由于 液氦 的 产生, 荷兰 的 一个 科学家 在 研究 汞 的 时候, 发现 拱 在 非常低 的 温度 的 时候, 发现 了 电阻 不 消失的 这个 现象。 那个 时候 怎么 测 零 电阻? 因为 没有 现在 这么 精密 的 仪器, 他们 做了 一个 线圈, 根据 电磁感应 线圈 发现 产生 这个 电流 一直 都不 衰减, 过了 一年 以后 还不 衰减, 他们 又 根据 这个 建 了 一个 模型, 然后 发现 这个 电流 它 可能 要 过 十 的 100次方 年 才会 衰减, 然后 发现 one 这个 是一个 perfect conductivity。 第一次 发现 了 超导 这个 现象, 其实 零 电阻 现象。 后来 又 在 一九三几年 的 时候, 迈斯纳 发现 了 完全 抗 磁现象, 这就是 超导 两个 最 重要 的 性质 的 发现。
这个 时候 超导 研究 领域 还是 在 特别 低 的 温度 下, 然后 也是 在 处于 实验 的 范畴。 理论 这个 时候 还没有 完全 建立, 是在 1957年 的 时候, 有 三个 美国 的 科学家 提出了 B C S theory。 这个 时候 超导 才 会有 了 一个 完全 的 理论 机制 的 建立。
超导 这个 机制 为什么 会 产生 超导 这个 现象? 他们 觉得 是在 温度 降到 特别 低 的 时候, 电子 和 电子 之间 形成了 库珀 队。 由于 这个 库柏 队 的 相互作用, 产生 了 电子 无 阻力 的 进行 传导 的 现象。
因为 有了 理论 的 建立, 其实 一般 的 材料 发展 你 就可以 做 一个 预测。 因为 另外一个 理论 科学家 他 又 做了 一个 预测, 发现 这个 理论 它 有 个 局限, 就 跟 一般 的 半导体 有 个 摩尔 极限 一样。 这个 超导 它 最 开始 有 个 麦克米兰 极限 是在 40K他 就 觉得 这个 超导 怎么 可能 它的 极限 就 只能 到 40K但是 由于 我们 材料 学 的 发展, 是 希望 超导 转变温度 越高 越好, 因为 这个 样子 才有 应用 的 空间。 但是 很 幸运 的 是在 1986年 的 时候, 高温 超导 发现 了。 为什么 叫 高温 超导 呢? 是因为 这个 时候 它的 超导 转变温度, 它 已经 突破 了 液态 区, 达到 了 液氮 区。 因为 液氮 区 就可以 大量 的 减少 成本。 因为 第一个 高温 超导 材料 的 发现, 这个 领域 开始 井喷式 的 发展。
从 1986年到1993年 出现了 特别 多 的 高温 超导 材料, 大概是 在 2010年 左右 出现了 常温 超导 材料。 常温 超导 材料 但是 很 不幸, 它 有 个 特点, 就是 它 需要 加 特别 大 的 压力 才能 有零 电阻 这么 一个 现象。 大概 这就是 一个 超 温 超导 材料 的 一个 发展。
提到 高温 超导, 所有 当我们 讨论 这些 低温 物理 的 时候, 实际上 我们 一直 都会 用到 K 这个 单位 就是 开尔文。 这个 温度 能不能 给 大家 简单 介绍 一下? 因为 这个 和 我们 日常 用到 的 温度 可能 有 一些 比较 大 的 区别。
我可以 帮忙 稍微 跟 大家, 因为 听众 不一定 都有 这个 材料 和 物理 的 背景。 我 以前 就是 master 也是 在 产 福 材料 系 的。 给 大家 稍微 解释一下 刚才 老师 提到 的这 几个 温度。 比如说 我们 刚才 提到 的 说 一般来讲 要 电阻 为 零, 就是 我们 要 发现 超导现象 的话, 它 其实 有一个 临界 的 低温, 当时 他 提到 的 一个 温度 其实 是 40K其实 这个 40K大概 相当于 零下 二百多 度, 我记得 是 0 233度。 那 跟 大家 做 一个 比较, 就 比如说 月球 上面 的 最低温度 是 零下 180度, 所以 大家 可以 想到 这个 低温 的 要求 是 比 月球 还要 更 低。 这就是 为什么 说 在 这种 非常 低温 的 情况下 实现 超导, 其实 距离 实际 的 应用 还有 比较 大 的 距离。 因为 达到 这么 低 的 温度 是 非常 困难 的对。
这个 工作 在 液氦 区, 液氦 是 非常 贵 的 一个 东西。 但是 后来 所谓 的 高温 超导, 这个 高温 实际 也是 相对于 那个 极 低温 处 的 高温。 这个 高温 超导 就 达到 了 这个 液氮 区。 液氮 就 非常 便宜 了, 他们说 一块钱 一 升 是 吧?
是 大概是 一公斤, 我记得 是 四块 钱 人民币, 所以 它的 成本 和 矿泉水 差不多。 但是 液氦 的话 每公斤 就 需要 一两百元。 所以 当时 其实 我们 有些 时候 也会 用到 液氮。 然后 就说 在 更 低温 的话, 液态 它的 成本 还是 非常 高 的这 就是 为什么 说 我们 现在 也是 要 去 寻求 无论是 高温 超导、 室温 超导 的 一个 追求。 但 可能 也是 像 刚才 冰 燕 给 大家 解释 了 一下, 就是 高温 超导 这个 温度 还是 比 室温 要 更 低 的。 有些 时候 大家 可能 因为 这 首 我们在 学科 内 的 叫法 会有 一些 误会。
所以说 大家 把 室温 超导 叫做 圣杯。 只要 能 达到 室温, 并且 真正 室温 条件, 也就是 如果 是 常压 的 情况 的 是 温 超导 将是 一个 非常 有意思 的 事情。 好的, 关于 诗文 超导 我们 实际 已经 解释 了 一些 了。 能不能 从 科学研究 领域 上 聊 一下, 他 到底 是 属于 物理学 还是 属于 材料 学? 这个 可能 两位 都 可以 介绍 一下。
个人 觉得 这 是一个 比较 有意思 的 问题。 因为 超导 研究 它 其实 涉及到 很多 方面, 超导 研究 它 其实 是 超导 材料 研究。 所以 第一 我们 就 需要 这个 材料 制备 出来。 制备 这个 材料 你可以 说是 它是 一个 材料科学 的 领域, 也可以 说 它是 一个 化学 的 领域。 但 如果 是 材料科学 领域, 我们 就会 更 注重 于 这个 性质 的 研究。 就 比如说 我们 制备 出来 之后, 我们 需要 拿 超导 材料 来讲, 我们 就 很 希望 它 有一个 比较高 的 临界 准备 温度, 有一个 比较 大 的 临界 电流密度, 这个 样子 会 增加 一下 实际 应用 的 一个 可能性。
如果 是 物理 研究 的话, 你 会 更 注重 于 研究 产生 这个 材料 性质 背后 的 一些 微观 的 原。 就 比如说 是 B C S 理论, 他们 就会 从 电子 层面 来 解释 为什么 超导 会 产生 这个 现象。 如果 你是 实验 物理学家, 比如说 我 就 姑且 认为 我是一个 实验 物理学家, 我们 就会 更 注重 于 去 想, 我们 怎么样 才能 把 比如说 库珀 队 我们 给 测 出来, 我们 怎么样 把 身子 给 测 出来, 怎么样 把 中间 电子 和 电子 的 相互作用 给 测 出来。 我 觉得 是 站在 不同 的 角度 来看 这个 事情。
是不是 说 除了 数学 之外, 所有的 学科 都是 物理学?
这个 我 个人 不太 敢 这么说。
对 这 张璐 你 觉得 呢?
我 觉得 看出来 冰原 这就 确实 是 物理 背景 的, 觉得 所有 学科 都是 物理。 我 觉得 其实 这个 问题 很 有意思, 因为我 也 记得 最早 的 后来 那位 科学家 奥 内斯, 他 其实 发现 超导 材料 汞 之后, 他 拿 的 是 诺贝尔 物理奖。 因为 本身 超导现象 它是 一个 物理 特性, 但是 确实 它 本身 基础 的 最 根本, 或者说 它 最 平静 的 一个 研究, 还是 说 材料 的 制备 第一个 部分 是 怎么样 发现 可能 具有 超导现象 的 材料。 第二 的话 是 怎么 制备。 但是 制备 的 过程 的话, 它 其实 也是 很 复杂 的。 很多 时候 比如说 理论研究 说, 各种各样 的 材料 有 什么样 的 特性, 可能 大家 听 的 比较 多 的 像 石墨 烯、 碳纳米管, 我 之前 就 做 过 很多年 的 碳纳米管 的 研究。 其实 磷灰石 就是 这次 LK99 的 它 欠 搀杂 的 磷灰石 材料, 我 之前 也 做 过 羟基磷灰石。 所以 这种 材料 你听 理论 层面 上 觉得 可能 会有 种种 特性, 但 实际 制备 的 过程 是 很 复杂 的。
我记得 当时 我们 经常 开玩笑 说, 在 制备 材料 过程中, 像 烧 炉子 的 过程, 不仅 是 说 你 要 经过 什么样 的 一个 不同 材料 的 掺杂、 混合、 煅烧, 甚至 说 你 过程中 温度 怎么 控制。 我们 经常 讲 有一个 recipe, 这个 recipe 怎么样 去 调和 都很 重要。 不同 同 的 recipe, 你 升温 过程 不同, 控制 过程 不同 的话, 你 最后 做成 材料 的 特性 可能 也都 会 不一样。 所以 从 这个 角度 的话, 可能 大部分 的 研究 和 投入 都 是要 在 材料 的 发掘 和 制备 的 过程。
包括 这次 其实 韩国 的 团队 这 篇文章 发布 了 之后, 大家 可能 质疑 声 比较 大 的 也是 由于 它的 合成 方法 有点 粗暴 直接。 我 听到 有些人 对 关系 比较 好的 材料 科学家 开玩笑 讲, 可能 英文翻译 过来 就 感觉 像是 这种 民间 科学家, 像你 讲 的 炼丹。 这种 煅烧 制, 当然 他的 文章 里 也没有 非常 详细 的 他 过程控制 的 数据。 所以 现在 很多 复刻 的 团队 的话, 他 可能 在 过程控制 层面 上 还是 有 比较 大 的 差异 的。 所以 现在 我记得 韩国 应该 是 他们的 审核 委员会 说 还没有 拿到 LK99 的 样品。 也 希望 这个 团队 可以 提供 他们 本身 做出来 的 LK99 样品, 去 进行 最后的 一个 测试。 所以 从 这个 角度 大家 就 看, 我们 测 的 是一个 物理 特性, 它 本身 它 核心 的 部分 其实 是在 材料 这部分。
好的, 这是 非常 有意思 的。 物理 还是 材料 看来 都是 密不可分 的。 在 这个 事情 上 既有 它的 物理现象, 也有 这个 物体 本身。 毕竟 还是 需要 用 材料 学 的 方法, 化学 的 方法 把 它 制备 出来。 关于 这次 的这 篇 论文, 韩国 这个 团队 他 相对于 世界上 在 做 超导 的 一些 各种 团队 来说, 他 大概是 处于 一个 什么样 的 位置? 这是 普通人 的 一次 逆袭, 还是 说 他 就是 一直 站在 顶端 的 一次 发力?
这个 团队 是 很 有意思, 因为我 后来 去 了解 了 一下, 然后 发现 他们 整个 lk 99的发现 特别 有 故事性。 以及 这个 材料 他 为什么 要 叫 LK99, 就是 因为 这个 材料 是 L 这个人 他 叫 李石 培 和 K 这个人 叫 金志勋, 在 99年 的 时候 第一次 把 它 烧出来, 所以 他 这个 叫 LK99 之后 他们 就 中断 了 研究, 然后 去做 别的 事情。 但是 烧出来 之后, 这个 材料 就 一直 在 他们 心里 面, 就 很想 再 把 这个 材料 复现 出来, 就 觉得 他 很 神奇。 他们 俩 以前 的 老师, 我 查 了 一下, 这个 老师 叫 崔 东 植 教授, 是 高丽大学 是 韩国 特别 出名 的 一个 大学 的 化学系 创始人。 所以 其实 崔 东 植 老师 应该 是一个 特别 厉害 的 教授。
我们在 说到 韩国 整个 团队, 或者说 他 处于 一个 什么样 的 一个 研究 水平。 我 觉得 从 预印 本 的 角度 上 来讲, 他们 应该 是 想 把 这个 消息 很快 的 告诉 全世界, 就是 属于 很想 把 消息 告诉 大家 的 这么 一个 目的。 因为 像 我 刚才 说 了, 里面 很多 数据 的 处理, 还有 包括 这个 材料 本身 的 一个 表征, 都 存在 很多 不 完善 的 地方。 对于 这个 团队 在世界上 到底 是 处于 一个 什么样 的 位置, 我 确实 以前 也没有 太 煮 过 他们的 文章。
对我 可能 补充 一点 背景。 当然 我们 从 投资 的 角度 也会 去 看, 去 揣测 他们 为什么 做 这样的 一个 行为, 背后 的 原因 是什么? 首先 这个 机构 好像 是 叫 量子 能源 研究所, 它 并不是 一个 真正意义 上 的 一个 学术研究 机构, 它 算是 一个 偏 私营 的 企业 的 一个 机构。 当然 并 不是说 私营企业 它的 研究 结果 就 不一定 是 顶尖 的, 但 确实 它 并不是。 像 包括 今年年初 我记得 也有 一个 在 美国 的 一个 团队 在 nature 上 发 了 一个 文章, 后来 撤 稿 了。 像 那个 非常 严肃 和 有 track record 的 这样的 一个 研究 团队。 但是 韩国 这个 团队 确实 并不是 传统 的 我们 意义 上 的 超导 研究 的 一个 顶尖 团队。
另外 的话, 确实 它 背后 有 一些 公司 的 一些 关联, 所以 从 某种程度 上, 我们 也 在 揣测 说 可能 也是 一种 商业 的 手段。 如果说 第一个 可以 把 视频 放 出来, 把 文章 发出 来 之后, 对于 他们 去 申请专利, 包括 在 商业 层面 上 的 后续 的 一些 运作 可能 也是 有 帮助 的。 所以 这个 可能 也是 潜在 的 一个 可能性。 为什么 他们 会 这么 快 的 选择 这样的 一个 平台? 把 文章 翻出来, 把 视频 翻出来, 相当于 现在 是在 媒体 上 热点 炒作 的 这么 大。 再 回到 本身, 现在 当然 我知道 有 很多 不同 的 研究 团队 在 复刻 整个 过程, 包括 重新 制作 这个 材料。
我 刚才 也 提到 过 一点, 其实 LK99 它 本身 就是 一个多项 的 抑制 结构, 所以 它 其实 复制 的 过程 的话 会 出现 很多 的 变量 和 参数。 完全 说 我 做 的 这个 过程 和 韩国 这个 团队 一样 也是 比较 困难 的。 所以 还是 要 看到 他们的 样品, 去做 一个 直接 的 检测。 最后 比较 有 说服力, 可以 去 说到底 他们 这个 东西 有没有 一个 倡导 特性。 所以 从 我 个人 角度, 本身 一开始 看到 再说 看到 他的 背景 之后, 对 他的 质疑 程度 还是 比较高 的。 本身 他 分享 的 数据 可能 比 其他 的 稍微 多一些, 但是 并不 具备 足够 的 说服力。 再加上 后续 的 一些 讨论, 自己的 提供 的 一些 验证, 一些 反馈 的话, 我 还是 有 比较 大 的 问号 在 到底 他们 这个 东西 背后 做出来 的 动因 是什么?
我们 关于 这个 是 温 超导 在 这个 材料 上 到底 有 还是 没有? 什么时候 能够 尘埃落定 呢? 什么时候 我们 能 有一个 比较 确信 的 结论, 至少 说 这个 LK99 到底 是 还 是不是, 大概 我们 是从 各个 实验室 做 实验, 更多 的 论证 这些 角度 来说, 我们是 接下来 几天 就可以 有 结论 的, 还是 还有 几个 月 甚至 几年 的 时间。
我记得 前一段 应该 是 前两天 的 新闻, 就是 韩国 的 验证 团队。 它 其实 是 要求 这个 团队 要 提供 他们 自己 本身 的 LK99 样品。 但是 团队 讲说 他们 现在 其实 还是 在 本身 论文 的 发布, 还有 说 数据 的 收集 的 过程 中说 可能 还有 几周 时间 他 才 可以 去 提供 他们 自己 本身 使用 测试 的 样本。 如果 是 他 样本 可以 提供 直接 测试 他 视频 所 展示 的 这个 材料 样本, 然后 去 验证 这个 是 最 直接 的对。
如果 能 拿到 那个 材料 的话, 确实 是对。
这是 最 直接 的。 是的, 我 特别 同意 张璐 刚才 的 说法。 好像 我也 听说 他们 最近 和 美国 的 国家实验室 也是 有了 一个 联系, 据说 会 把 样品 寄 到 美国 去, 然后 由 美国 国家实验室 来进行 一个 验证。
好的, 我们 真的 非常 期待 这个 事情。 不管 怎么样, 一旦 有 这个 超导 的话, 真的 是 我们 可以 想象 的 很多很多 应用。 关于 这 几篇 论文 我们 有没有 读 过? 他 到底 说 了 什么? 他的 真正 的 创新点 具体 在哪里? 你们 有没有 读 过 这方面 的?
从 材料 合成 的 角度 上 来讲, 张璐 刚才 也 说 了, 可能 有的 科学家 觉得 他 这个 是 特别的 粗糙, 就像 炼丹 一样。 可能 我 个人 的 一个 观点 就是 这种 粗糙 的 办法, 他 居然 把 它 合 出来 了, 蛮有意思 的。 第二点 就像 大家 其实 也 讨论 了 很 多次, 就是 在 运营 平台 上 其实 每年 会 发表 很多 关于 试问 超导 的 文章。 为什么 偏偏 是 这 篇 火 了? 第一点 就是 很多 文章 他 没有 给出 一个 X R D 的 材料 的 基本结构。 然后 这 篇文章 给 了 很多 文章, 没有 给 较 具体 的 材料 合成 步骤, 这 篇文章 也 给 了。
但是 它的 合成 方法 写 的 详细 又不 详细。 详细 的 意思 是你 确实 能 看到 他 有 写 A B C D 每一步 是 怎么做 的。 不 详细 是 比如说 它 其中 有 个 材料 合成 方法, 最后 一步 他 写 的 是 这个 材料 要 加热 到 925度, 5到20个小时, 5到20个小时 这个 写法 就 很 艺术 了, 对 吧? 到底 是 5个小时 还是 10个小时, 还是 15个小时, 还是 20个小时, 这个 就 很 奇怪。 所以 这个 是我 个人 对于 材料 合成 这 一步 的 看法。
然后 我们 再说 材料 结构 数据, X 射线 衍射 数据, 从 里面 看到 它 这个 其实 材料 是 不纯 的。 作为 一个 正常 的 科学论文 的 发表 的话, 如果 材料 有 不纯 的, 像 其实 审稿员 他们是 会 特别 critical 的, 特别 是你 对于 这个 材料 还有 很 明显 的 不纯 的 像。 因为你 不太能 排除 这个 不纯 的 像 这个 杂质 对于 这个 性能 的 影响。
第三点 我们 再 来说 它的 性能 测试。 像 我 刚才 说 的 超导 材料, 我们 一般 两个 最 主要 的 评判 标准。 第一个 是 零 电阻, 第二个 是 抗磁性。 零 电阻 方面, 它的 测试 用 的 是 P P M S, 这也是 一个 大家 都 用 的 测试方法。 但是 这个 测试 其实 是 很 tRicky 的, 它是 一个 试点 测试, 就 说明 你 放在 不同 的 地方, 他 可能 性价比 不太好。 这个 仪器 它是 特别 敏感, 越 敏感 的 仪器 你 要 调 它的 被罩 就 越 难。 这是 第一个 我 觉得 一般 大家 会 比较 critical 的 地方。
第二个 比较 critical 的 地方 就是 我们 说到 抗磁性 这一点。 抗磁性 这一点 大家 都会 做 两个 测试, 一个 是 悬浮 测试, 另外一个 是在 测试 squid 测试, 它 也是 一个 比较 tRicky 的 一个 东西。 我们 先 从 这个 材料 大家 来做 一个 虚拟 的 实验室。 我们 就 跟着 这些 不来 烧烧 出来, 我们 把 这个 石英管 敲碎, 我们 终于 得到了 一个 材料 了。 但是 其实 之前 烧 的 都是 快递, 你 要 拿去 测 这些 P P M S 或者 square, 你 只需要 一点点 的 东西 就可以 了。 然后 你 就 需要 把 烧出来 很大 的 块体 再 敲碎。 这个 超导 向 其实 可能 是 分布 不均 的, 你 不太 清楚 你的 快递 里面 哪一块 超导 项 多, 哪一块 超导 向 小, 你 就 需要 一个 挨着 去 试。
刚才 你说的 P P M S 测 它的 这 电阻 的 这个 方法, 大概 用 四个 点 去 测 这个 电阻, 对 吧? 但是 你 刚才 说 去 测 它的 抗磁性 的 这个 方法, 具体 是在 的 测试 到底 是在 做什么, 或者说 从 表观 上 来看。 因为 举 个 例子 说 那个 磁悬浮 这个 测试, 这是 大家 都 能看懂 的, 它 飘起来 了 对 吧? 但是 那个 squeeze 到 具体 是什么, 这个 能不能 给 大家 先 介绍 一下。
因为 超导 的 抗磁性 它是 会 随 温度 变化 的, 它是 在 临界温度 以下。 如果 你是 第一类 超导体, 你 会 出现 一个 完全 抗磁性, 他 就会 测 这个 材料 的 磁性。 它 不是 测 悬浮, 他 就是 去 测 磁性。 但是 测试 我们 首先 需要 材料, 对 吧? 测试 柜 的 这个 材料, 你 只需要 一点点 的 材料, 大概 40个毫克 就可以 了。 我看 这个 LK99 感觉 很重, 可能 你 都 要不了 40毫克。 你 就 想你 选出 来 的这 40毫克, 其中 的 超导 项 能 占 到 多大 的 比例? 这就是 测试 又 一个 比较 难 的 一个 难点。
那 为什么 在 这次 测试 中 它 不能用 像 之前 最早 unice 那个 做法, 就是 形成 一个 超导 电流 环, 然后 来 实现 它 这个 电流 不 衰减。 这 是不是 一个 更好 测 的 一个 方法?
这 是一个 特别 好的 问题, 这 和 材料 本身 有关。 像 之前 最早 的 超导 研究, 他们 研究 的 是 金属。 是 狗, 所以 你可以 给 它 做成 一个 线。 但是 现在 我 研究 的 东西, 现在 这 篇文章 包括 很多 高温 烧 的 东西, 它们 都是 粉状 的 东西, 你 就 不太能 给 它 做成 一个 线。
好的, 我们 一会儿 可以 仔细 的 聊 它 应用 的 时候 讨论 这个 问题。
我 觉得 我 可能 加一点。 因为 大家 可能 对 材料科学 研究 不是 特别 熟悉 的话, 可能 很多 时候 不太 能够 想象 到 说 日常 材料 实验 他用 的 这个 样品 的 形态 是什么 样子 的。 包括 说 大家 宏观 想到 材料 大规模 的 金属 和 其实 我们 真的 在 实验室 里 做 的, 就像 刚才 林博士 提到 的, 很多 的 材料 其实 是 粉末状 的。 包括 像 磷灰石 材料, 还有 包括 像 我 提到 的 石墨 烯, 还有 碳纳米管。 其实 在 很多 实验 过程中, 在 测 特性 的 时候, 它是 一个 材料 粉末状。 所以 在 这个 状态 下 的话, 它 和 传统 的 金属材料 能 去做 的 测试 是 很 不一样的。
而且 刚才 也 提到 了, 为什么 说 林博士 提到 说 如果 是用 一小部分 的话, 不一定 能够 找到 具有 抗磁性 的这 一部分。 就是 因为 其实 真的 到 微观 层面 上, 真的 我们 讨论 晶体结构, 材料 的 纯度 很 重要。 如果说 材料 中有 特定 的 掺杂, 哪怕 是 很小 的 掺杂, 它 可能 都 会对 整体 材料 的 特性 形成 一个 相对 大 的 影响。 所以 这就是 为什么 很多 时候 我们在 做 掺杂 的 时候, 怎么 掺杂, 掺杂 多少 比例 也很 重要。 同时 纯度 有 多 高? 如果 纯度 不够 高 的话, 里面 的 这个 杂质 都有 哪些? 杂质 会不会 在 晶体结构 上 导致 这个 材料 出现 新的 物理 特性? 这些 其实 都是 需要 研究 和 去 论证 的, 否则 就 很难 再去 重复 这个 实验。
另外 刚才 冰 妍 也 提到, 其实 韩国 这个 团队 当时 可能 引起 大家 比较 反响 比较 多 的 就是 他们 那个 悬浮 的 视频。 可能 这里 我想 给 大家 多一点 背景, 就是 我们 讲 这个 完全 的 抗磁性, 我记得 中文 叫 迈斯纳 效应。 如果 是 这个 效应 的话, 超导体 和 磁铁 在 发生 反应 的 时候, 它 其实 是 会 相对 固定 在 磁铁 上方 的 一个 特定 的 位置。 但是 如果 大家 去 看 LK99 的 那个 悬浮 视频, 它 其实 悬浮 的 并不是 特别的 稳定, 它 会 在 磁铁 的 上方 不停 的 摇晃, 所以 它 其实 并不是 完全 的 体现 了 我们 说 抗磁性 的 一个 特点。 而且 当时 我记得 在 文章 里面 他们 也 提到 说, 能够 悬浮 在空中 的 这个 样品 也 只是 一部分 样品, 并不是 整体 的 完整 样品。 这就 回到 了 我们 刚才 也 提到 说 它 整体 的 这个 样品 到底 哪 部分 存在 真正 的 抗磁性, 哪 部分 可能 不存在 适 不 适合 它 掺杂 的 比例, 还有 杂质 相关, 这些 都是 需要 讨论 的 一个 大 的 问题。
这个 非常 好, 这 实际上 就是我 下一个 问题。 因为 普通人 我们 看到 最 有意思 的 一点 就是 他 这个 悬浮 真的 像 神迹 一样的 一个 存在。 那 这个 悬浮 到底 是 怎么 实现 的? 或者说 它 所谓 的 抗磁性 为什么 就让 能 让 它 悬浮 起来? 包括 刚才 也 提到 过, 就是 有 第一类 和 第二类 超导体, 他们 在 这个 悬浮 这些 特性 上 的 一个 区别 是什么, 以及 能否 用 悬浮 与否, 或者说 怎么样 用 悬浮 与否 来 判断 这个 超导 是否 存在。
第一个 我们 就可以 先来 了解 一下 抗磁性 它是 一种 什么样 的 性质。 它 其实 就是 一个 物体 在 磁场 环境 中, 它 对外部 磁场 展示 出来 的 一种 排斥 效力。 那 为什么 我们 说 超导 它是 一种 完全 抗 磁 呢? 是因为 我们 把 它 放在 磁场 里面 时候, 它 内部 的 磁场 感应 是 0, 磁感线 不能 穿过 它, 只能 绕 着 它 走, 所以 这就是 一种 完全 的 抗磁性。
第一类 和 第二类 超导体 有一点 的 区别, 其实 不 在于 抗磁性 上面, 其实 在于 临界 转变温度 上面。 如果 你是 第一类 超导 铁环, 你 只会 有一个 临界 转变温度。 比如说 这个 是 T C 然后 你 在 临界 转变温度 以下, 那么 你 这个 超导体 它 有 完全 的 抗磁性。 这个 意思 就是 我们 把 它 放在 里面 的 时候 可以 完全 悬浮 起来。
如果 你是 第二类 超导体, 它 有 两个 临界 转变温度。 这个 两个 临界 转变温度 的 意思 就是 它 其实 存在 一个 过渡 区域。 在 这个 过渡 区域 里面, 其实 你是 有 一定 的 磁通 线 的。 在 第二个 临界 转变温度 以内, 你 才是 完全 的 抗磁性。 所以 这个 就是 第一类 超导体 和 第二类 超导体 的 一个 区别。
好的, 那 在 完全 抗磁性 或者说 是 这个 磁悬浮 是 必须 有 完全 抗磁性, 或者说 只有 到 第一类 或者 是 第二类 的 更 低 的这 条 线 以下 才会 出现 磁悬浮 吗? 还是 说 中间 也会 出现?
这个 其实 就是 关于 LK99 的 一个 争议 点。 就是 如果 完全 的 定义 完全 抗磁性, 我们 说 的 迈斯纳 效应 就是 在 临界 转变温度 以下, 它 会有 一个 完全 抗磁性。 这 说明 它 可以 完全 的 悬浮 在 里面, 不会 出现 一个 比如说 有 一定 倾角, 像 LK99 有 一部分 玄 不 起来, 这是为什么? 这就是 很多人 argue 的 一个地方, 就是 他 为什么 有 一部分 玄 不 起来。 有 一部分人 对 他的 解释 就是 可能 他 没有 悬 起来 的那 一部分, 他 不存在 超导 向, 他 只有 选 起来 的那 一部分 他 才 存在 超导 向。
关于 电阻 的这 一部分, 虽然 我们 说 即使 它 没有 证明 是 完全 超导, 它 这个 电阻 也 比较 低。 但 这个 到底是什么 层面 的 低? 它 跟 比如说 我们 常用 的 一些 金属, 或者说 这些 导体 的 相比 也 足够 低 吗? 还是 说 它 所谓 的 较低 电阻 到底 是一个 什么样 的 级别?
后来 又 复现 了 一篇 南大 的 文章。 他们的 电阻 应该 是 能够 达到 10的-5到-6次 方 之间, 这 是一个 特别 低 的 电阻 了, 属于 和 导体 来 比 的话, 是 比 铜 要 低 的 一个 电阻。
具体 刚才 我们 说到 劳伦斯 实验室 这个 计算结果, 我 听到 的 就是说 这个 计算 的 结果 实际上 表明 的 是, 如果 他们说 这个 结构 只是 真实 存在 的话, 那 这个 结构 确实 能够 实现 高温 超导。 就是说 是 按照 这个 计算 来说, 这一点 上 有没有可能, 或者说 有没有 用 一些 实验 的 方法 来 在 这个 事情 上 进一步 做。 举 个 例子, 如果 他们说 的 是 通过 间隔 掺杂 造成 的 一些 压缩 的 一个 效应, 那 有没有可能 去除 这个 呃 来 专门 进行 压缩, 就是 像 以前 做 的 那种 高压 的 方法 来 测出 它的 这个 超导 特性。
我 觉得 我可以 针对 劳伦士 那 篇文章 再 补充 一点。 第一个 就是 我们 所说 的, 在 做 计算 的 时候, 我们 首先 需要 一个 比较 初始 的 晶体结构, 这样 你 才 可以 进行 计算。 第二点 是 我们 计算 根据 的 理论 到底是什么? 超导 它 其实 是一个 强 关联 的 系统, 但是 这 篇文章 它 用 的 是一个 单 电子 的 近似。 对于 这个 近视, 我 觉得 在 意料之外 又 在 情理之中。 意料之外 是因为 一般 用 这个 近视 都是 属于 因为 做 大型 的 计算 也是 需要 计算 时间 的, 这种 计算 时间 也是 特别 贵, 因为你 需要 用 high performance cluster, 然后 不是 所有的 实验室 都有 资源, 但是 鉴于 这是 劳伦斯 实验室, 我 觉得 这个 应该 不是 问题。
第二点 就是 为什么 又 在 情理之中, 是因为 他 这 篇文章 出来 的 特别 快。 所以 我 觉得 他 可能 首先 只想 做 一个 很 粗略 的 计算, 看看 粗略 的 计算 之下 我们 能不能 得到 一个 结果。 就在 粗略 的 计算 之下, 他们 得到了 一个 结果。
LK99 这个 东西 它 具有 频带, 可能 意味着 它 具有 超导 性。 但是 我 个人 觉得 这个 结果 的 因果关系 可能 需要 reverse 一下。 因为 一般 大家 都会 这么 写, 就是 这个 材料 它 具有 超导 性, 然后 我们 做了 计算。 为什么 它 具有 超导 性 呢? 我们 发现 了 平 带, 你 很难 根据 这个 东西 它 具有 平台 来 继续 推出 它 一个 具有 超导 性。 我 觉得 这个 因果关系 可能 目前 来讲 不是 那么 通顺。
第二点 应该 是在 昨天 我 看到 育婴 版 又 出来 了 一篇 计算 的 论文, 是 多伦多大学 他们 那边 算 的。 他们 用 的 模型 就是 一个 强 关联 的 模型。 当然 你看 他们 推出 来 的 时间 也 比 劳伦斯 国家实验室 晚 了 四天。 这 篇文章 我 还没有 仔细 读, 但是 我 觉得 这 篇文章 从 计算 模型 角度 上 来讲 会 更加 可信 一些。
他的 结论。
我 还没有 仔细 读, 但是 他 大概 的 一个 论证 的 思路 就是 我们 来 讨论一下 平台 到底 是不是 推出 它 具有 超导 性 的 条件。
我 稍微 补充 一个 问题, 就是 关于 复现。 室温 超导 出现 以后, 全球 都 出现了 一个 复现 浪潮。 且不说 它 是不是 常温 超导 的 复 现在 大家 的 复现 结果 中, 就 连 抗磁性 跟 电阻 这个 复现 的 结果 也是 不一样的。 可不可以 请 两位 解释一下 为什么 会 出现 这个 情况?
第一个 就是 像 我 刚才 讲 的 比较清楚, 就是 每个 实验室 它 烧出来 的 材料 都 不太 一样。 这个 可能 是从 材料 本身 来讲。 那 我 可能 从 实验室 的 器械 来讲 一下, 每个 实验室 用 的 炉子 不一样, 然后 炉子 的 型号 不一样。 然后 你 把 石英管 放在 炉子 的 哪个 位置, 也会 导致 你 具体 反应 的 温度 也是 不太 一样的。 以 我自己 的 实验室 来讲, 我们 左边 的 炉子 是 有 40度的 温差, 右边 的 炉子 是 有 20度的 温差。 所以 同一个 实验室 你 用 左边 的 炉子 和用 右边 的 炉子, 你 得到 的 结果 也是 不一样的。
这个 就 是从 炉子 这个 实验 器材 角度 上 来讲, 从 实验 原料 上 来讲, 每个 实验室 用 的 实验 的 原料 也是 不一样的。 然后 每个 实验 原料 的 纯度 也是 不一样的, 也 导致 你 合 出来 的 产物 你的 纯度 也是 不一样的。 所以 他们的 变量 真的 是 特别的 多。 这个 可能 从 材料 合成 本身 来讲, 再从 测试 来讲, 就像 我 刚才 说到 的, 你 从 材料 盒 出来, 它是 一个 块状 的。 测试 的 时候 你 给 它 敲 成 很小 一块, 你 选 的 每 一块 不一样, 那 你每 一块 的 实验 结果 也 不一样, 这是我 个人 的 一个 看法。
对 林博士 讲 的 这个 就让 我想 起来 很多年 前, 我 之前 做 过 好几年 的 一个 研究。 其实 是 研究 单臂 碳纳米管 和 多 壁 碳纳米管 的 一个 生成, 真的 就是 一个 烧 炉子 的 过程。 可能 现在 我们 聊 一 聊, 大家 会对 材料 学 有 一些 不。 不一样的 印象 和 看法。 确实 是 很多 晶体 路 玄学 传说 玄学 对 我们 经常 讲说 很多 时候 制备过程 它是 一个 r ten science。 因为 就像 我 讲说 我们 有一个 recipe, 这个 recipe 怎么 调整? 有些 时候 不一定 完全 是 计算出来 的, 比如说 过程控制 很 重要, 向 他 提到 说 你 要在 什么的 温度 烧 多少 个 小时 去 加热 多少 个 小时。 但是 你 加热 过程中, 你是 在 十分钟 加热 到 这个 温度, 还是 在 1个小时 加热 到 这个 温度, 这个 对 晶体 的 变化 也是 有 很大 影响 的。
大家 就 经常 想 讲 非常简单 的 理念, 这个 结晶 的 过程中, 它 对 各种 压力、 温度 还有 速度 的 要求。 在 我们 制备 新材料 也是 一样的。 很多 时候 你 只 告诉我 说 要在 这个 温度, 比如说 加热 3个小时, 但 我 并不知道 你 加热 的 曲线 是什么 样子 的。 是一个 线性 的 曲线, 是一个 多块 的 线性 曲线。 这 只是 其中 一个 小小的 参数, 包括 器件 本身 的 一个 差异性。
烧制 炉子 的 它 设备 本身 的 特性, 很多 时候 就是 这个 炉子 不行, 那个 炉子 好像 烧出来 他的 样品 的 质量 特性, 杂质 就 会好 很多。 所以 这个 是 本身 实验 条件 的 一个 限制。 再去 推进 的话, 那 只是 实验室 内 你 要 做 这么 多 的 相关 的 周边 参数 的 控制。 如果 到 大型 的 工业化, 你 能够 也 实现 在 这么 大规模 的 商业 应用 过程中, 工业化生产 中 对 所有 参数 的 精准 控制。 所以 这也是 为什么 说 新材料 投入到 商业 应用 过程中 一个 比较 大 的 挑战, 就是 过程控制 的 一致性、 持续性 和和 可 延展性。
再 回到 说 材料 本身, 我 刚才 也 提到 一点, 就是 LK99 它 本身 它是 一个多项 异构 的 结构, 它 其实 是 有 共存 的 一些 非 超导 的 一个 成分 的那 如果 它 有 超导 成分, 它 还有 非 超导 成分, 那 根据 你 合成 的 一个 具体 的 过程 和 细节, 那 它 这个 超导 的 效应 程度 可能 会 更强, 也 可能 会 更弱。 因为你 并不知道 你是 要 做出来 的 这个 材料, 它 到底 是 超导 的 成分 更多, 还 是非 超导 的 成分 更多。 所以 在 形成 所 需要 的 成分 的 时候, 会 形成 一些 可能 有 物 导 性 的 结果。 这就是 为什么 说 各个 实验室 你 觉得 他在 做 一样的 材料, 但是 他 最后 做出来 的 材料 的 具体 的 超导 成分, 非 超导 成分, 它的 材料 本身 的 架构 结构 不一定 是 一样的, 甚至 说 可能 大部分 是 不太 一样的。 所以 通俗 点 讲, 就是现在 要 复现 完全 一样的 韩国 团队 做 的 一模一样 的 LK99 材料 是 非常复杂 的, 结果 也会 非常 的 复杂。
我们 假设 说 它 有 一部分 的 超导 材料, 那 可能 这个 超导 材料 外面 还 覆盖 包裹 了 一层 非 超导 材料, 那 最后 测 出来 的 这个 结果 也会 有 迷惑性。 包括 刚才 殷 博士 提到 的, 既然 你 又会有 包裹 的 现象, 你在哪 测试? 包括 你 从 这 一大块 切 下一个 粉末 去做 测试, 切 的 是 哪里 都 会有 影响。 刚才 我们 也 提到 了, 有些 团队 他 可能 是 制成 块状, 有些 团队 可能 制成 薄膜。 那你 薄膜 下面, 我们 叫 substrate, 就是 它 这个 基底 用 的 是什么 材料, 用 的 是 蓝宝石 还是 什么 其他 的 材料, 也会 有 一定 的 影响。 这个 我 可能 讲 的 还 只是 一部分。 大家 就可以 大概 理解 了。
整个 实验, 一个 新材料 复刻 过程中, 它 可变 的 参数 有 多少? 这个 参数 整体 要 进行 完全 百分之百 的 一个 一致性 的 复刻 是 非常 困难 的。 还有 包括 韩国 团队 本身, 他们 在 实验 过程中, 他 当然 各个 参数 他 都有 记录 追踪。 但是 他 追踪 记录 的 参数 就是 覆盖 了 所有 参数 变化。 其实 也 不一定 对于 他们 内部 材料 本身 的 一些 掺杂 产生 的 杂质 数量, 他们 是不是 有 百分之百 的 一个 信息 数据。 这个 也是 需要 去 探索 的 一个 下一步 的 阶段。
接下来 的 一个 问题 就是我 看 其实 在 大家 的 复现 的 过程中, 不管 大家 的 实验 过程 是 怎么样 的, 就是 有 一部分 团队 它 其实 是 它 验证 了 这个 材料 它是 有 抗磁性 的, 或者说 它 能够 表现出 比较 低 的 电阻 性。 之前 其实 我们 有 跟 林博士 聊到, 说 这个 材料 它的 方法 跟 原材料 它是 非常简单 的。 你说 最 鲜美 的 食材, 可能 它的 原料 最后 是 非常简单 的那 基于 此 我们 撇开 讨论 它 是不是 问好 的, 我们 只 说 LK99 材料 的 发现, 包括 制成 方法 的 发现, 以及 一部分 实验室 表现 出的 抗磁性, 或者说 它的 电阻 性 很低。 你们 觉得 这个 材料 现在 研发 出来 是 有 价值 的 吗? 我们 不 讨论 试问 超导 的 部分, 只 谈 这个 材料 本身。
我 觉得 是 有 价值 的。 第一个 点, 像 我 之前 说 的 这个 材料 的 合成, 你可以 用 两种 形容词 去 形容 它。 第一种 形容词 就是 简单粗暴, 第二种 形容词 就是我 之前 说 的, 最 上等 的 食材, 只需要 用 最 原始 的 烹饪 手法 去 实现 它。 其实 他们 俩 可能 说的是 一个 意思, 可能 站 的 立场 不太 一样, 但是 我 个人 比较 偏向 的 是 第二种。 对, 因为 它的 合成 方法 实在是 太 简单 了, 任何 一个 接受 本科 化学 训练 的 本科生 都 可以 去 合成 出来。 但 至于 你 合 出来 了, 这个 钞 导向 到底 占 了 有 多少, 你 要 怎么 去 调, 那 就是 一个 很 繁琐 和 枯燥 的 一个 实验 optimization 的 一个 过程 了。
第二点 我们 再说 一下 这个 材料 别的 一些 意义。 它的 抗磁性 第一点 它 大 概率 已经 被 证实 是一种 抗磁性 材料 了。 这个 抗磁性 我 觉得 是 特别 有意思 的 一点。 因为 它的 抗磁性 比 现在 最 普遍 用 的 热解 石 摩西, 据 韩国 团队 自己 说是 高了 特别 多倍。 第二点, 就算 这个 材料 它 不是 一个 室温 超导 材料, 它 也是 一个 室温 电阻 特别 低 的 一个 材料。 然后 我 觉得 这 是一个 特别 有意思 的 一个点。 基于 之后 我们 能不能 把 这个 材料 再 变成 室温 超导 材料, 这是 需要 很多 科学家, 很多 实验室 一起 共同努力, 看看 我们 能不能 实现 室温 超导 材料 这个 目标。
我 可能 对于 韩国 这个 团队 的 质疑 性 比较 大, 包括 整个 韩国 这个 科研机构, 他们 做事 的 背后 的 一些 动力 和 因素 相对 负面 一点。 但 确实 就像 林博士 讲 的话, 他 有一个 很大 它的 特点, 其实 就是 它的 抗磁性。 他 自己 声称 是 说 比 石墨 要 大 很多。 当然 说 这个 特点 本身 它 哪怕 将来 不是 室温 超导体 的话, 他 如果 超过 现在 我们 所用 的 材料 的 一些 特性, 而且 制备 的 过程 这么 简单, 成本 也 比较 低 的话, 它 其实 还是 有 一些 应用 的 机会 的。 只是 说 如果 它是 一个 室温 超导体, 就是 一个 变革性 的 应用。 如果 是一个 现有 材料 的 性能 提升, 同时 成本 足够 低 的话, 也是 一个 非常 好的 进行 可 替代 材料 的 一个 应用。
你们 觉得 这个 应用 可能 会 是 在哪儿 呢? 我们 就说 LK99 它 可不可以 用来 做 电池? 它 可不可以 用来 做 芯片?
因为 电池 它 分 很多 部分, 我们 就 特定 在 电池 正极 材料 里面。 我们 先 来说 一下 电池 正极 材料 需要 满足 哪些 要求。 第一点 可能 就是 它的 结构 稳定性, 就是你 这个 电池 材料 你 放在 哪, 不和 所有 东西 接触 的 时候, 你 这个 结构 不要 变化。 第二点 是 电化学 稳定性, 就是你 在 加入 电解液 的 时候, 你 在 充放电 的 过程中, 最好 不要 和 电解液 发生 很多 副反应。 这 是一个 特别 有 潜力 的 一个 锂离子 电池 正极 材料 的 特征。 第三点, 再说 我们 这个 LK99, 它 适 不 适合 做 锂离子 电池 正极 材料。
第一点 我们 就 需要 想办法 把 理 放到 这个 结构 里面 去。 因为 首先 这个 正极 材料 里面 你 需要 先 有理, 所以 我们 现在 需要 讨论 的 第一点 就是 到底 我们 能不能 把 理 这个 原子 放到 这个 结构 里面 去。 然后 我 个人 在 看过 它们的 晶体结构 以后, 我 觉得 以 他 现在 的 晶体结构 来讲, 我 觉得 应该 是 放 不 进去 的。 因为 理 它 其实 是一个 比较 大 的 原子, 不太能 放 得 进去 这个 结构 里面。 所以 在 这方面 我是 觉得 不太 有可能。 第二点 就是说 他 能不能 做成 芯片, 如果 它 被 证实 是一种 常温 超导 材料 的话, 我是 很 希望 能把 这个 材料 做成 薄膜 的。 因为 做成 芯片 之前 的 一步 是要 做成 薄膜。 如果 它是 一个 常温 超导 材料 的话, 我 个人 会 觉得 它 做成 薄膜 会 特别的 promising。
对我 补充 一下 的话, 现在 我 觉得 至少 说 它 直接 用来 强调 这个 材料 优势 的 一个 特性, 就是 我们 刚才 提到 的 抗磁性。 如果说 他 确实 是 被 验证 的话, 他 提到 说 他的 抗 刺 的 效果 比 石墨 有 几十倍, 甚至 说 上 千倍 的 一个 提升。 那 可能 在 抗磁性 材料 层面 上 的 一些 应用 是 有 一些 机会 可以 去 探索 的。 但 抗磁性 材料 的 应用 的话, 其实 跟 你 提到 的 这个 芯片, 还有 电池, 可能 也 不是 特别 直接 相关。
这个 东西 是 有 现成 的 路径, 说 只要 它 支持 超导, 我们 就可以 考虑 用 它 来做 芯片 呢? 还是 说 这里 边 还有 很多 未知 的 理论 问题, 比如说 怎么样 用 超导 来做 门电路 之类 的 问题, 这是 有 讨论 过 的 吗?
这个 是一个 非常 好的 问题。 其实 除了 超导 材料, 我们 想说 芯片 材料 的话, 核心 基础 还是 规。 但是 为什么 用 硅 呢? 其实 也不 只是 说 只有 硅 这个 材料 可以 做, 有 很多 其他 的 性能 更好 的 材料 也可以 来做 更 高性能 的 半导体 材料。 比如说 35材料, dali musi, 像 在 power device 这个 层面 上 是 有 应用 的 这种 三无 材料。
但 为什么 没有用 在 半导体 呢? 因为 它 贵 硅 是在 性能 层面 上 同时 成本 最低 的 一个 材料, 所以 我们在 大规模 的 应用 到 半导体。 如果说 在 未来 有一个 新的 材料 去 应用 到 半导体 的话, 一方面 是 它 性能 的 提升, 另外 一方面 是 它的 成本。 如果说 性能 提升 是一个 指数 级 的那 我们 可以 去 用 更 贵 的 材料。 但 如果说 它 不是 指数 级, 只是 说 20%、 30%几 倍 的话, 那 对于 材料 本身 的 成本 也会 有一个 要求。
所以 你 这个 问题 问 的 非常 好, 就 哪怕 现在 室温 超导 材料 要 出来 了, 去 考虑 它 适 不 适合 做 芯片, 还要 去 评估 很多 其他 的 一个 因素。 除了 材料 本身 制备 的 成本, 材料 本身 的 成本。 之外 的话, 还有 它的 过程 成本。 你 以前 可能 做 芯片 整个 周期 流程, 还有 包括 你的 这个 production line 生产线, 可能 都要 进行调整 和 更新, 甚至 说 直接 的 一个 改变。 那 这个 成本 有 多 高?
大家 也 知道 一个 半导体 的 生产线 的 投入 不是说 几 亿美金 的 投入, 十几 亿美金、 几十 亿美金 的 投入, 可能 才有 一条 非常 成熟 的 半导体 生产线 的 一个 达成。 所以 确实 还是 需要 一定 周期。 但是 它 本身 的 特性 确实 可能 如果 真的 可以 去 用到 芯片 层面 上 的话, 它 带来 的 特性 大家 的 预期 是一个 指数 级 的 增长。
做成 芯片 的 一个 最 基本 的 元件 是 二极管。 现在 的 超导体 我们 已经 可以 做成 二极管 了。 但是 它的 形状, 我 刚才 说 了 薄膜状, 就是我 说 我们 为什么 一定要 把 超导 东西 做成 薄膜, 因为 做成 薄膜 之后 可以 做成 二极管。 正好 在 15天之前, M I T 发 了 一篇 文章, 他们 把 超导体 做成 二极管 之后, 这个 二极管 的 效率 是 65%。 硅基 的 二极管 它们的 效率 是在 70% 到 90%。 就是说 现在 超导 的 二极管 做 是 能 做, 但是 气囊 还没有 到 跟 正常 的 二极管。
这 只是 一个 实验 性能。
还是 个 理论 性能。 这是 实验, 这是 已经 做出来 了。 第二点 就是 成本 的 问题, 这个 二极管 它的 操控 温度 是在 10K以下, 就是 理论上 我们 现在 实验室 是 可以 做出来 之后, 这个 成本 和 trade off 能不能 给 硅 相比, 就是 还需要 后续 了解 的 一个 情况。
林博士 你 自己 会不会 做 试问 超导 的 实验 的 复习?
其实我 个人 的 研究 兴趣 是 帮别人 更加 好的 了解 他们的 材料, 所以 我 现在 做 合成 做 的 很少, 但是 如果 有人 做了 这个 复线, 我可以 去 帮 他们 测。 比如说 这个 东西 它 电子 是 怎么样 interaction 的, 这个 东西 它的 身子 是 怎么 震动 的, 这是我 个人 比较 感兴趣 的 一个 东西, 或者说 这个 东西 它的 晶体结构 到底是什么 样子 的。
我记得 之前 有 一次 我们 聊天, 你说 如果 有 机会 的话, 你 可能 也会 把 它 升级 一下 再 复现, 而 不是 直接 复现。 比如说 你 会 把 它 改成 一种 加入 薄膜 式 的 复现。
对, 我会 把 它 做成 薄膜。 但是 做成 薄膜 的 前提 是 需要 有一个 合作伙伴 把 它 做成 target。 他 把 这个 target 给我, 然后 我 再来 做成 薄膜 理解。
因为我 印象 中 在 以前 每一次 像 高温 超导, 他在 有 一些 重大 的 论文 跟 研究 突破 的 时候, 有 很多人 他们 其实 也会 去做 这种 材料 的 复现。 但是 他们 可能 也 不是 简单 的 复现, 而是 想办法 在 其中 加 一些 其他 的 元素 或者 材料 掺杂。 对 掺杂 然后 不停 能 让 它的 温度 变得 更高。 所以 我 觉得 每一次 一个 新材料 的 发现, 一开始 可能 我们 现在 的 还原 都是 为了 验证 它 是不是 可行 的。 但是 在 后面 我们 基于 这种 实验 的 思想, 大家 有没有可能 在 基础上 改进, 提出 更好 的 材料。 其实 这个 是 非常 值得 期待 的 一部分。 我 觉得 如果 对比 人工智能 领域, 它 可能 也很 像 人工智能 领域 一些 比如说 alex net race N E T 这样的 论文 的 发现。 一直 到 所有的 人 他 都 把 它 更 往前 推 一步, 到 整个 技术 开始 井喷式 发展, 总体上 来说 应该 还是 一个 好消息。
比如说 像 去年 有一个 很大 的 进展, 就是 阿尔法 fold。 其实 用 人工智能 对于 也是 非常复杂 蛋白质 折叠 结构 开始 可以 进行 非常 精准 的 一个 结构 的 预测 和 预判, 和 这个 信息 的 分享。 其实我 觉得 这 是一个 相对 类似的 逻辑, 把 人工智能 应用 到 新材料 的 一个 发掘 过程中。
刚才 林博士 也 提到 了, 他 可能 感兴趣 的 是 说, 如果 真的 有人 能把 这个 材料 做出 非常 强 的 抗磁性 和 超导 特性, 他 可以 去 研究 它的 晶体结构。 而 晶体结构 的 这些 数据 就可以 作为 人工智能 学习 的 一个 基础。 学习 足够 的 数据 之后 的话, 再去 判断 哪样 的 晶体结构, 以及 做 一些 simulation。 我们 掺杂 了 其他 的 不同 的 一些 材料 或者 金属, 可以 让 晶体结构 进行 什么样 的 一个 变化。 这个 变化 是不是 在 理论 层面 上 会有? 超导 特性 这个 东西 不仅 是 可以 做, 而且 是 已经 有 团队 在 做, 已经 有 公司 在 去 探索。 只是 说 我们 现在 要 去 训练 这个 模型 的 数据 还 相对 比较 有限。
二来 的话 蛋白质 折叠 结构 已经 足够 复杂 了, 蛋白质 本身 的 数量 还是 明确 的对 吧? 我们 就 那些 种氨基酸, 但是 你 真的 看到 材料 领域, 我们 可以 用 的 材料 真的 是 太多 了。 而且 不同 的 材料、 不同 的 结构、 不同 的 掺杂、 不同 的 配比。 所以 它 相对 来讲 可以 去 进行 排列组合 的 机体 基数 就 更多, 再加上 也是 一个 360度 的 结构 的 一个 变化。
所以 可能 对于 运算量, 还有 包括 说 他 学习 的 周期 的 需求 就会 更长。 所以 这也是 我 为什么 刚才 提到 说, 当然 从 过去 的 历史 来看, 可能 未来 要 去 看到 诗文 超导 材料 进入 应用 可能 需要 几十年 的 时间。 但是 也 可能 在 这个 过程中, 我们 积累 的 大量 的 数据。 通过 这个 数据 的 应用, 通过 人工智能 的 一个 学习 和 助力, 可以 帮助 我们 把 材料 晶体结构 挖掘 的 这个 过程中 做得 更加 高效。 那 这样的话, 我们 就可以 有的放矢 的 去 看到 说, 原来是 这 几类 晶体结构 更容易 出现 室温 超导 特性。 我们 再去 定向 的 去 进行 材料 的 制作 过程控制 的 一个 实验, 那 可能 周期 就会 相对 缩短 一些。
很 精彩, 感觉 科学 进入 了 一个 大 爆发式 的 发展。
是的, 科学 的 发展 是 井喷式 的。
我想 最后 补 一点, 也是 为什么 我想 提 这一点? 就是现在 整个 各个 学科 的 发展, 大家 也可以 通过 我 刚才 的 提到 可以 看到, 包括 一开始 冰 雁 有 提到 说 这 是一个 材料 学 的 问题, 还是 一个 物理学 的 问题。 但 你 现在 就会 发现, 其实 现在 很多 新的 材料, 新的 创新 真的 是一个 交叉学科。 包括 各个 学科 的 不同 的 工具 的 应用。 包括 在 材料 学科 内部 有 做 材料 制备, 有 做 特性 检测。 就 比如说 你 要 用到 更好 的 器械 去 进行 检测, 那边 作 研 期间 有 相关, 所以 真的 到 未来 的 很多 创新, 包括 现在 很多 学科 之间 快速 的 创新, 是要 基于 不同 的 学术研究 组合 的 一个 协同 合作。 包括 对于 一些 新型 技术 的 快速 应用, 这样 才 可以 加速 我们 整体 基础科学 研究 的 一个 进展 速度。
是的, 我 再 补充 一点, 针对 刚才 张璐 说 的 材料 预测 这 一块, 其实 现在 美国 应该 有一个 很 出名 的 叫 材料 基因组 的 一个 项目。 他的 目的 就是 把 所有 已知 材料 的 晶体结构 做 一个 整合, 对 未知 材料 做 一个 预测。 这个 网站 还是 免费 的, 叫 materials project, 里面 你 能能 得到 特别 多一些 已有 的 数据, 还有 一些 预测 的 数据, 可以 更好 的 帮助 我们 来 发现 一些 新的 材料。
第二个 就是 另外一个 项目, 叫 高通量 项目。 高通量 的 第一个 项目 就是 计算, 其实 它 可能 和 材料 基因组 有 一些 重复。 第二个 就是 高通量 实验 的 部分。
像 张璐 所说 的, 我们 以前 做 实验 可能 就是 特别的 累。 然后 我们 每天 可能 就 烧 一个 炉子, 烧 一个 管子 做 一个 实验。 但是 高通量 这个 项目, 就是 让 我们 实验 进行 批次 化, 这个 时候 你 就会 需要 一个 机械臂, 你 就 不 自己 进行 操作 了, 你 就 控制 机器人 来进行 操作。 这个 机械臂 搭配 了 一个 软件, 然后 你 就 把 你的 配方 在 粉末 里面 用 的 还 比较 少, 在 溶胶 凝胶 合成 这种 里面 用 的 比较 多。 你 就 把 你的 配方 输入 在 电脑 上, 你 就 给 它 编程。 然后 你 就让 机械臂 去做 这个 事情, 你 就会 得到 一 批次 的 材料, 让 他们 一起 烧, 这是 目前 比较 有意思 的 一个 事情。
最后 我们 可不可以 给 听众 一个 简单 的 直观 印象 的 科普。 如果 这个 被 证明 是 史文 超导 的 材料, 他在 科学史 上 的 地位 相当于 什么? 可能 说 诺贝尔奖 他 都很 轻 了, 对 吧? 就 远远 不 只是 一个 诺贝尔奖。
如果 这个 室温 超导 他 被 证实 为真, 这个 东西 是真的 存在, 他们 就 相当于 牛顿 发现 了 第二 定律。 对, 相当于 爱因斯坦 发现 了 相对论, 对我 来讲 也是 一个 特别 大 里程碑式 的 突破。
所以 确实 为什么 大家 叫 它是 圣杯? 因为 也 确实 是 这么多年 想 从 1910年 到 现在 上百年 的 一个 追求。 所以 如果 真的 出现, 那 当然 对于 整个 产业, 包括 其实 我们 说 从 工业界 的 角度, 觉得 可能 就会 带来 下次 的 工业革命。 这个 说法 也 确实 非常 同意 的。 只是 说 在 这个 革命 发生 之前 的话, 从 材料 的 发掘 再到 商业化 的话, 我们 还是 要有 一定 的 耐心。 好的 理解。
对我 是 一直 很 好奇 一件 事情, 既然 你们 刚才 说到 烧 炉子 会有 这么 多 的 不同 的 情况, 不同 的 温度, 效果 都会 不一样。 那 你们 敢 做饭 吗?
我是 不 做饭 的。
我 也不 做饭。
因为 实际上 我 从小 都有 这样 一个 担心, 就是 如果 是 这样的 情况 的话, 那 怎么 保证 饭 里面 不会 出现 反应, 产生 一些 有毒 的 东西 什么的?
这 倒 不是 担心 的 问题, 其实 就是 因为 真的 是 烧 投资 的 过程, 就 真的 是 art and science。 你 有些 时候 也 不知道为什么 这次 烧 的 明明 整个 流程 是 一样的, 这次 烧 的 样品 就 比 上一次 好是 的。
真的 是 玄学。
真的 是 玄学。 我 当时 在 我们 那个 实验室, 我们 那个 楼 是 专门 找 了 一个 旧楼。 因为 学校 就 觉得 你们 这 天天 烧 炉子 很 危险, 能不能 就 爆 掉? 真的 是, 你们 做 物理 可能 想象 不到, 有些 时候 做 材料 真的 是 很不 可控。
我 当时 其实 做了 好几年 的 碳纳米管, 因为 当时 是 年轻 的 时候 比较 幼稚, 觉得 碳纳米管 如果 做成 了 的话, 这是 最 强劲 的 材料, 可以 做 宇宙 电梯, 然后 就 非常 毅然决然 的 去做 碳纳米管。 但 这个 单臂 多 臂 真的 是 那个 过程。 文章 发 的 很好, 但 真的 你 问 我说 那个 材料 做出来 就是 粉末状。 就是 粉末状, 因为 纯度 不够。 然后 去 看 电竞 照片 拍出来 这个 架构 如何 好, 如何 不一样。 然后 我们 有些 时候 做 掺杂, 还有 包括 做 一些 电流, 其实 这个 过程 也 不一定 是 有 完全 理论 基础 的。 就是 在 试 话说。
我们 现在 能 做出 最 纯 的 材料, 就是 可以 商用 的。 最 纯 的 材料 一般 是什么 类 的?
从 材料 学 的 角度 或者 从 化学 的 角度 上 来讲, 最 纯 的 晶体 就是 单晶 single Crystal.
规 这类 的 是 吧?
对, 但 这个 东西 合成 难度 特别的 大。
你 一旦 开始 做, 你 想 去 它 进行 性能 调整, 你 就要 做 掺杂。 是的, 一 做 掺杂 的话。
这个 就有 很多 不 可控, 只能 得到 粉 了。 对他 就 从 单晶 变成 了 一堆 粉。
对, 是的。
对, 实际 这就是我 刚才 一直 想 问 的 一个 问题。 就是 咱们 先 假设 它 如果 是 超导, 从 这个 材料科学 发展 的, 你们 对 这个 的 了解 来说, 从 他 现在 这个 粉末状 的 一个 东西 到 他 我们 说 能 脱离 实验室, 大概 还需要 多久 的 时间?
林博士 你 觉得 需要 多久? 您 说的是 商业化 吗? 还是 到 具体 的 应用?
对 商业化 的 应用。
我们 可以 简单 的 想 一下, 或者 是我 用 电池 举 个 类比, 就是 锂离子 电池 它的 正极 材料 第一次 在 学术界 publication, 在 由 诺贝尔化学奖 professor john 古丽娜 发表 出来 的 钴酸锂 是在 一九八几年 到 现在 锂离子 电池 进行 商业化 应用 已经 过去了 快 40年 的 时间吧。 然后 锂离子 电池 的 应用 飞速发展, 我 个人 的 一个 观点 一直 都是 科学 的 发展, 还有 包括 商业化 的 发展, 它 不是 一个 线性 的, 它是 一个 井喷式 的。 但是 我们 再 往回 看, 我们 知道 了 第一次 锂离子 电池 正极 材料 钴酸锂, 它 发现 是在 一九八几年。 但是 这个 教授 他 为 这个 材料 的 发现, 他 做 的 铺垫 有 做了 有 多少 年 了? 其实 做了 铺垫 做了 有 40年。 从 他 研究 氧化物 磁性 开始 到 一九八几年, 第一次 发现 中间 的 40年 其实 全都 是 为 这个 正极 材料 在 做 铺垫。 如果我们 以 这个 材料 到 现在 LK99 为 一个 起点 的话, 如果我们 把 以前 做 铺垫 的那 40年 也 算进去, 所以 我 觉得 至少 需要 40年, 再加 个 40年。
好的, 也就是说 即使 他 真的 是 超导, 离 我们 开始 到处 都是 超导 的 供电, 超导 磁悬浮 的 飞行 汽车 之类 的 东西 来说, 可能 还有 80年 的 距离。
非常 遥远的距离。
我 觉得 可能 是 这个 样子 的对。
好的。
但是 也 不一定 对 吧? 因为 科学 的 发展 不是 线性 的, 会有 更多 的 人 参与 到 这个 行业 里面 来, 会有 更多 的 人学 物理。
对我 觉得。
一方面 是 更多 的 人学 这个 材料 和 物理 学科 去 进行 研究。 我 觉得 更 重要 的 一点 其实 也要 看到, 包括 说 人工智能 在 材料 学 的 一些 应用, 在 帮助 我们 进行 各种各样 的 化合物 的 探索 过程中, 还是 可以 起到 一个 比较 大 的 效能 提升 的 一个 作用。 同时 的话, 在 各方面 的 验证 层面 上, 现在 实验 条件 也 在 不停 的 提升, 整个 的 一个 验证 周期 也 在 逐渐 缩短。
我 觉得 我 比较 高兴 的 是 听到 说 林博士 会 比较 客观 和 理性 的 来 讨论。 因为 很多 时候 学术界 可能 和 商业界 大家 对 这个 商业 预判 的 周期 不太 一样。 因为 从 我们 角度 来看, 会要 考虑 很多 现实 的 问题。 现实 层面 上 成本 的 问题。 我们 刚才 讲 过程控制 的 问题, 你 在 实验室 内部 做 的 实验, 再 挪 到 一个 商业化 的 场景 去做 大规模 的 商业 制作, 它的 环境 是 完全 不一样的, 需要 试错 的 过程 也很 长。 都 不要 讲 去 说 电池 了, 我们 大家 就 想一想 半导体, 如果说 一个 新的 材料 到 半导体, 整个 半导体 大型 商业化 的 周期 都 很长, 这 是一个 非常 成熟 的 工业化。 那 电池 的话, 其实 你说 实验室 电池 已经 做到 好几代 的 一个 新型 的 电池 材料 了。 但是 进入 到 商业化 应用, 它 需要 考虑 很多 其他 非 材料 本身 的 一些 因素, 去 考虑 是不是 适合 真的 去 应用 这个 新材料。 所以 这次 LK99 的 新闻 出来 之后 的话, 我也 确实 非常 诧异 的 看到 public market 很多 股价 在 不停 的 变化。
美国 有 一家 公司 叫 american superconductor, 这家 公司 是 18年 才 成立 的, 当时 整个 上市 也是 经历 了 很多 质疑 的 一家 公司 吧, 最近 它的 股价 也是 大 涨。 因为 他们 自己 也 说, 他们 也有 一种 新型 的 什么 超导体 材料, 而且 是 石墨 烯 基础 的, 我 之前 就 做 过 很多年 的 石墨 烯 和 碳纳米管。 所以 看到 他们 在 这种 大环境 下, 通过 这样的 新闻 去 炒作, 又 把 股价 炒 得 这么 高, 我 觉得 还是 非常 有 必要 让 大众 要 去 了解 一下。 即使 我们 退 1万步, 现在 这样的 一个 实验室 的 查找 材料 出来, 它 其实 距离 真的 上 应用 还是 很 遥远。 但是 我 看到 包括 他们 这家 公司, 还有 一些 其他 的 公司 就在 声称 说 可能 在 不远 的 未来, 他们 会 把 一些 超导 材料 尽快 上市, 同时 去 进行 一些 军工 或者 商业化 的 应用。 我 觉得 这个 预判 还是 相对来说 有点 过于 不 实际 了。 所以 我 觉得 我们 还是 要 对 还是 要 有一个 平和 的 心态, 就像 我们 之前 聊 核聚变 一样, 这些 都是 非常 伟大的 技术 推进。 现在 的 好处 是 我们 看到 市场 是在 有生之年 可以 看到 这些 技术 的 进展, 但 绝对 不是 一个 接下来 5年到10年的 周期。
好的, 我们 现在 说 了 很多 科研 方面 的 进展, 以及 本身 这 篇 论文 的 各方面 的 一些 情况。 我们 能不能 现在 稍微 往前 考虑一下, 虽然 我们 现在 还没有 完全 证明 这个 不管 它是 超导 还 是不是 超导, 还是 说 它 到底 是一个 什么 样子 的 结构, 包括 现在 有 一些 争论 说 它 有可能 是 不纯 的 超导, 也有 可能 是 它 实际 只是 有 一些 较弱 的 一个 抗磁性 以及 较低 的 电阻, 就是 它 不是 完全 的 超导。 从 这 两种 可能性 来说, 我们 能不能 讨论一下, 单纯 说 这个 材料 它 是否 有 价值? 它 如果 是 超导, 它 有 价值 吗? 它 如果不是 超导 有 价值 吗?
我 觉得 这 是一个 特别 有意思 的 问题, 特别是 第二个 部分。 如果 它 不是 超导, 它 还有 价值 吗? 我 觉得 第一个 部分 肯定 是 大家 现在 很 兴奋 的 一个点。 如果 这个 室温 超导 是真的, 大家 为什么 这么 狂欢? 我 觉得 可以 从 两点 来 考虑。 第一点 是 这个 东西 的 制备 它 确实 很 简单, 它 只需要 三步。 如果 它的 制备 可以 再 改良 一下, 我们 能 通过 工艺 的 改良 能够 得到 更 纯 的 东西, 得到 更 纯 的 粉末, 那么 这个 材料 它是 一个 可以 大规模 制备 的 材料。
第二点, 我们 再从 它的 性能 出发, 它的 零 电阻。 零 电阻 这个 性能 我们 就 可以在 生活 里面 很多 方面 的 应用。 就是你 在 任何 有 热 损耗 的 地方, 当 一个 材料 它是 在 室温 零 电阻 的 时候, 特别是 根据 它的 运营, 它的 转变温度 是 100摄氏度。 所以 在 100摄氏度 以内 它 都是 这么 一个零 电阻 的 情况。 那 其实 就 相当于 你 不用 怎么 考虑 热 损耗 了。
第二点 就是 它的 完全 抗磁性。 从 实验室 的 角度 上 来讲, 如果 这个 超导 材料 变成 了 现实, 那么 square 就会 很 便宜。 第二点 就是 核磁, 它 里面 也是 由 超导 材料 的 一个 应用。
你说的 是 医学 上 的 核磁共振 是吗?
对, M I 对, 是的。
不仅 是 医学 实验室 也会 运用 到 核磁 激 技术, 它 也会 变得 很 便宜。 所以 它 真的 是 应用 到 方方面面, 再也 不用说 我们的 高能 加速器、 高能 粒子 对讲机、 中子源 超导 怎么能。
提供 中子源?
它 不是 提供 中子源, 但是 它 已经 是 零 电阻 了, 它的 损耗 就能 降到 最低, 对 吧?
对。
其实 从 研究 的 角度看, 本身 一个 新材料 的 制备 和从 商业 应用 还是 非常 不一样的。 首先 回到 最早 提到 现在 大家 觉得 LK99 通过 计算 可能 有 这个 超导 特性。 但是 其实 理论 层面 上 通过 计算 可能 有 超导 特性 的 材料 也 挺 多 的, 也不 只是 LK99, 所以 这是 第一个 问题。 大家 可能 是 说 这个 理论 计算 验证 它 可能 存在 超导 特性, 但是 还有 很多很多 之前 已经 验证 过 的。 只是 说 理论 验证 可能 存在 超导 特性 的 材料, 距离 实际 把 它 做出来 还是 一个 比较 长远 的 距离。
二来 就是 还是 回到 我们 刚才 提到 过 好 几次 的 这个 晶体结构, 包括 掺杂 杂质 对 晶体结构 的 影响, 甚至 说 这个 材料 本身 的 纯度。 有 很多 材料 如果说 它 可以 达到 非常 高 的 纯度 的话, 它的 物理 特性 非常 强劲。 比如说 什么 最 强劲 的 一些 炭 基 的 材料, 可以 是 最 强劲 的 材料, 可以 做 宇宙 电梯 等等等等, 这些 都是 低于 它的 纯度 到 百分之百。 但是 在 现实 制备过程 中, 我们 能否 真的 制备 出 这么 高纯度 的 材料? 如果 有 适当 的 杂质 或者 是 99%, 那 它的 特性 可能 是 完全 不一样, 可能 就是 粉末状, 这是 第二点。
第三点 包括 刚才 林博士 提到 的 材料, 刚 开始 你 制备 出来 的 是一个 块状, 然后 测试 的 时候 粉末状, 然后 把 它 制成 薄膜 之后, 材料 的 形态 对 它的 特性 也会 有 影响。 在 这个 过程中, 也要 考虑 制备 的 过程 是否 简单 容易, 是否 可行。 那 在 后面 的话, 实际 形成 可 使用 的 材料, 它 这个 过程中 是否 可行, 成本, 过程控制 都要 考虑。 再到 最后 说 是不是 可以 进行 商业 应用。 所以 从 这个 角度 来看 的话, 是 他 就 哪怕 我们 现在 退 一万步 讲, 我们 说 LK99 发现 这个 材料 存在 一定 的 超导 特性, 你 想 开始 推进 商业 应用, 它 其实 还是 一个 非常 漫长 的 路径。
当然 我们 都 希望 有 超导 材料 的 出现。 因为 无论是 说 商业 层面 上, 还有 包括 各种各样 的 一个 能源 层面 上, 包括 现在 大家 讨论 很多 的 能源 环境 问题, 都是 非常 大 的 一个 变革性 的 技术。 包括 之前 我 和 冰 雁 我们 聊过 那 期 核聚变 对 吧? 其实 对于 核聚变 它 也有。 如果说 存在 超导 材料 的话, 那 我们 就可以 把 贞 的 核聚变 这个 小太阳 产生 的 能量 给 它 收集 起来 了。 它是 一个 非常重要 的, 包括 在 核聚变 的 各种各样 的 设备 里面, 他们 也有 用到 超导 材料。 但是 它 也 需要 额外 的 低温 和 高压 的 一个 外界 条件。 如果 能 实现 室温 的。 常压 的 超导, 当然 对 各种各样 的 应用 都有 非常 巨大 的 推进 作用。 但是 有一个 很 重要 的, 但是 我们 还是 要 非常 清醒 的 认知 到 现在 材料 进行 的 一个 阶段 和 它 本身 整个 过程 的 复杂性。 更 不要 讲说 现在 LK99 其实 还 处在 一个 并 不能 验证 它 是否 真的有 倡导 特性 的 阶段。
这 很 有意思 的 一个 事情。 话说 刚才 我们 实际上 很 多次 提到 电池 或者 储能 这类 的 东西, 并且 在 超导 这个 事情 上, 大家 也 一直 提到 过 它 可能 的 储能 的 潜质。 这点 上能 不能 多 讲 一下, 或者说 需要 什么 才能 让 超导 能够 真正 成为 一个 储能 有 价值 的 东西, 因为 又 回到 刚才 说 的, 它 毕竟 它 有 各种 电流 各方面 的 限制, 真正 能 让 超导 来做 储能 还有 多远 的 路?
对 我们 说 这个 电 损耗 的话, 像 我们 电气 领域, 大家 都 知道 电 传输 它 一定 是 有 损耗 的, 而且 是 为了 降低 我们 这个 输电 的 损耗。 一般 我们在 上面 加 的 电压, 最 多能 加 到 上 万伏 的 电压, 如果 再加 的 更高 的话, 它 损耗 就会 更大。 所以 即使 是 这样 可控 的 电压 下 的话, 一般 我们的 输电 的 这个 电力 损耗 有 大概 将近 15%。
如果 超导 材料 的话, 我们 就可以 一来 是 规避 掉 这个 损耗, 有 额外 15% 的 能量 可以 使用。 同时 的话, 因为 它的 电阻 为 零, 可能 大家 最 直观 的 就是 比如说 你的 手机 就 不会 发热, 我们的 电压 还 可以 加 到 更大。 那 这样的话, 我们 可以 使用 的 能源 可能 就可以 是以 倍数 来去 增长。
再 回到 刚才 你 提到 的 问题, 说 储能。 其实我 刚才 提到 核聚变 的话, 它是 可以 相当于 是 帮助 我们 把 核聚变 产生 的 能量, 包括 热量 给 装 起来。 因为 其实 还是 回到 它的 零 电阻 的 效应。 零 电阻 效应 的话, 它 可以 产生 非常 强大 的 一个 环形 磁场。 那用 磁场 的话 你 就可以 约束 这个 高温 的 等离子体, 让 它 不和 其他 的 东西 去 接触。 大家 想象 成 是一个 真空 的 状态。 如果 它是 一个 真空 的 状态, 相当于 就 把 这个 核聚变 的 热量 给 装 起来 了。
就 有点像 大家 可能 之前 听到 的 一些 概念, 就是 我们 要 做成 一个 人造 的 太阳。 而且 如果 室温 超导 它的 材料 相对 比较 小, 要求 的 环境。 因为 它是 室温, 它 又是 一个 常压 的话, 它 就 可以在 更 小的 空间 内 产生 更强 的 磁场。
口袋 小太阳 对。
口袋 小太阳 叫 portable able, 对 吧? 甚至 说 你是 一个 更 小型 的, 在 各种各样 的 应用 场景 是 可实现 的。 所以 这是为什么 大家 会 觉得 如果说 超导 实现 了 之后, 再 搭配 以 现在 包括 核聚变 的 发展 的话, 相当于 在 工业 层面 上 会有 很多 的 新的 可能性。 我 本身 也 投资 很多 医疗。 医疗 层面 上 就是 像 比如说 核磁共振, 大家 都 知道 的 核磁共振。 现在 如果 有 超导 材料, 我们 就可以 可能 把 大脑 里面 上 百亿 个 神经元 全部 都 扫 得 非常 清楚。 在 计算机领域 就是 大家 讲 的 计算速度 了, 现在 我们 用 的 是 半导体 的 芯片, 如果 半导体 变成 超导 芯片 的 运算 速度 就可以 快 成百上千 倍。 所以 这些 都是 我们 能够 看到 的 可预见到 的。
如果说 真的 技术 商业化 应用 带来 的 一个 质 的 转变, 那 可能 大家 也 提到 比较 多 的, 包括 这 磁悬浮列车。 那 这个 速度 的 提升 可能 比 现在 的 高铁 还要 快 很多很多。 甚至 说 像 大家 以前 看电影, 很 有名 的 电影 阿凡达 里面, 其实 那个 也是 一个 磁悬浮 的 体现。 所以 就可以 想象 到 有 很多 的 新的 交通 形态、 产业 形态、 工业 形态 的 转变, 前景 非常 美好前景 也 非常 的 光明。 但 同时 我们 也要 有 耐心, 而且 要 有一个 非常 客观 理性 的 预判, 去 给 材料 的 发展 以 一个 足够 的 时间。
因为 还有一个 很大 的 痛点 是 在于, 如果 大家 对于 材料 的 预期 不 现实 的话, 反而 会 在 一段时间 之内, 比如说 五年、 十年之后, 突然间 大家 说 这个 为什么 没有 发展, 是不是 没有 希望? 这个 时候 反而 会 导致 一些 特定 领域, 比如说 有些 材料 研究 领域 的 一个 停滞不前。 所以 我 觉得 我们 一定要 在 周期 层面 上 做好 一个 良性 的 预判。 像 刚才 林博士 提到 的, 可能 至少 40年, 可能 40年 之后 还要 再 一些 时间。 我们 可能 希望 辅助 于 像 人工智能 这样 新兴 的 技术, 帮助 我们 把 一些 过程 材料 的 发掘, 材料 的 制备过程 中 一些 simulation 可以 做得 更加 高效。 说不定 可以 让 周期 稍微 短 一点, 但 一定 是 几十年 的 周期。
我 觉得 如果 只有 一个 take away 的话, 我 觉得 这是 最 重要 的 一点。 就是 即使 这个 真的 是 超导, 离 我们 真正 普通人 可以 用 得到 还有 几十年 时间。
对我 可能 再 给 大家 举 个 例子, 比如说 像 刚才 林博士 提到 低温 超导现象, 其实 是 1911年 发现 的对 吧? 那 我们 开始 使用 核磁共振 领域 是 80年代 的 时候, 高温 超导 材料 是在 80年代 左右 的 时候 发现。 80年代 末 的。 但是 材料 制备 的 工艺 也 相对 比较复杂, 大概 也是 经历 了 快 40年 才 进入 到 一些 市场化 的 应用。 所以 大家 可以 看到 这个 周期。
好, 非常感谢 林博士 还有 张路。
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