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什么是LK-99?

社会新闻 2023-08-03 13:46:51 | 阅读:302

(图片来源:维基百科)

LK-99(名称来自Lee‒Kim‒1999)是一种灰黑色,潜在而未经证实的常压室温超导体材料。其所具有的六方晶体结构是在铅磷灰石的基础上掺杂铜而得,据称可在400 K(127 °C)以下作为超导体。韩国科学技术研究院的李石培(韩语:이석배,英语:Sukbae Lee)及金智勋(韩语:김지훈,英语:Ji-Hoon Kim)等人最先组成了团队研究此材料。目前该研究仍有待复现和同行评审。纯铅磷灰石是绝缘体,但据李石培等人称构成LK-99的铜掺杂铅磷灰石在临界温度下是超导体,在临界温度上则展现出符合欧姆定律的金属属性.

铜掺杂铅磷灰石的化学式为Pb9Cu1(PO4)6O。在结构上LK-99的中心是由多层不对称的Pb2+离子(下称Pb(1))排列所组成的圆柱界面,外围则是由Pb2+离子(下称Pb(2))混合磷酸根(PO4)的绝缘网络所包围。

在铜掺杂的过程中约四分之一的Pb(2)离子(133皮米)被Cu2+离子(87皮米)取代。研究者称两者原子半径的差异使材料体积减少0.48%,从而在结构中产生内应力并传导至空间有限的中心界面,令Pb(1)离子的排列受到挤压和扭曲。此应力效应源于材料掺杂铜后得到的特殊压缩结构,而非由温度或压力等外因所产生,故而在室温常压的环境中依然能够维持。

 

据论文所述,结构的扭曲将导致界面之中由Pb(1)离子与相邻氧原子所形成的一维长链之间产生超导量子阱(SQW),而电子在超导量子阱之间的穿隧效应则引致此材料产生超导性。当使用化学气相沉积法将LK-99应用于非磁性铜样品时,LK-99表现出完全抗磁性(迈斯纳效应)。

 

如果实现了会有什么好处:

更高效的能源传输、转换与存储:

超导材料利用零电阻的特性,可以无损耗地传输电力,使得能源传输效率、稳定性和可靠性极大提升;

 

更高速的交通方式:

超导材料带来电能传输效率的提升和磁悬浮列车降低成本的可能,将直接影响高速交通方式变革;

 

更快的信息处理速度:

超导材料在低温环境下具有高度的量子特性,可用于构建量子计算机,运算速度远超现有计算机,或将在信息处理领域带来巨大变革;

 

更先进的治疗手段:

超导材料在医学领域具有广泛的应用,例如MRI、超导线圈等。常温常压下超导材料的出现,将为医疗设备的小型化和便携化提供可能,推动医疗技术的发展。