引起全球瘋狂！室溫超導體「LK-99」是什麼？一文看懂下一個科技奇點

小提醒：本文已盡可能簡化較晦澀難懂的術語及內容，透過相對白話的方式讓各位市民都能看懂，若對人類可能發生的科技變革感興趣，或是單純想在有生之年乘坐一次「懸浮車」這種科幻電影中的產物，都歡迎坐下來，讓《加密城市》帶著你走入人類科技樹的新頁。

南韓科學家刊載室溫超導體「LK-99」論文

近日，在論文預印本網站 arXiv 上，有兩篇論文(1)(2)在刊載的瞬間，就引發全世界科學界的緊張關注。

這是一篇探討人類長期未解難題——「室溫超導體」（Room-temperature superconductor）的研究論文，由南韓量子能源研究中心李碩裴（Sukbae Lee）、美國威廉瑪麗學院物理系研究教授金玹卓（Hyun-Tak Kim），以及高麗大學研究教授權永萬（Young-Wan Kwon）、漢陽大學榮譽教授吳根鎬（Keun Ho Auh）聯合掛名，號稱已經成功研究出室溫超導體「LK-99」，還大方提供相關製程以及測試結果。 

長年難解的室溫超導體竟然被南韓破解了？第一時間，多國科學家就同時對論文的研究內容提出批評和質疑，認為這篇論文看起來「很業餘」，並質疑作者對超導體根本了解不多，呈現數據的方式也非常可疑。 

美國實驗室認證：結構理論確實可行

但事實真的是這樣嗎？在許多人質疑 LK-99 真實性的同時，國際上已經有多個研究團隊按照論文的內容，開始嘗試驗證「LK-99」的真實性。 

出乎意料的是，就在昨日，國際物理研究頂先中心之一、美國勞倫斯柏克萊國家實驗室（LBNL）上傳一篇相關論文，由 LBNL 奈米結構材料研究員 Sinéad Griffin，透過美國能源部的超級電腦模擬運算，最終認為室溫超導體「LK-99」從結構理論上是「可行的」，不過實際能否完成，還需經過更多的嘗試。 

除了美國，推特、Reddit 上也有許多網友已經展開測試，感興趣的市民們可以搜尋室溫超導體，或是英文關鍵字 Room-temperature superconductor，都能找到相關的實驗資訊。 

那麼常溫超導體是什麼？為什麼說 LK-99 一旦完成，很有可能會成為人類科技時代的「下一個奇點」？接下來就讓《加密城市》詳細為各位介紹。 

超導體的「零電阻」與「抗磁性」

要談到常溫超導體，首先必須先介紹一般的良導體。

相信大家在國高中的物理課上都學到過「能量耗損」，以生活中常見的良導體如電線、電纜或電器的材料「金、銀、銅」為例，當接通電力時，電子會在穿行時與原子不斷碰撞，繼而產生能量耗損、材料發熱等問題。 

而超導體的特別之處在於，能量在通過超導體本身時，會 100% 通過，過程不會有任何的能量耗損，是一種能在完全無阻力的情況下，完整傳遞電流的「零電阻」材料。 

除了零電阻的特性外，超導體的另一個特性是「抗磁性」，又被稱為邁斯納效應，當超導體被放在磁鐵上的時候，會出現完全懸浮的狀態，這項特性甚至能用於打造出，以往只存在科幻電影中的懸浮車。 

那麼，既然超導體這麼神奇，為何至今我們都看不到相關的懸浮科技呢？ 

嚴苛的「啟動條件」

原因也很簡單，至今為止已經被發現的所有超導體，要實現「零電阻」以及「抗磁力」的特性，都有著嚴苛的啟動條件——主要分為要用液態氮降溫至 -196 度 C 的「低溫超導體」，或是必須降溫至 -170 度 C 的「高溫超導體」。 

更有甚者，部分超導體還必須在高於大氣壓力 10 萬倍的極端高壓環境，才會出現超導體特性，種種限制讓現有的超導體無法廣泛使用，使用成本也異常的昂貴。 

室溫超導體「LK-99」有多神奇

看完了上述對於超導體的說明，相信聰明如你已經知道了，室溫超導體之所以被稱為夢寐以求的材料，正是其「室溫」部分，擺脫了以往的低溫及高壓限制，就算今天放在正常的環境下，室溫超導體也能同樣發揮出超導體的特性。 

舉個比較有趣的例子，在知名電影《阿凡達》中，人類軍隊之所以殖民納美人，為的就是「超導礦石」，我們可以看到，在電影畫面中的這一塊小石頭，放在正常室溫中也同樣展現了懸浮特性。 

此外，電影故事虛構的超導礦石，在市場上 1 公斤就要價 2 千萬美元，折合台幣近 6 億元的天價數字，這是因為電影中的超導礦石僅能在星際間進行探勘和開採，不僅成本極高，開採的難度也不低。 

儘管虛構的故事看似荒謬，但也事實上反映了室溫超導體的重要程度以及珍貴性，而這就帶到接下來要提到的，為何韓國科學家本次發表的室溫超導體「LK-99」，會如此受到關注。 

LK-99 低廉、簡單的製作過程

根據南韓學者發表於 arXiv 的論文，室溫超導體 LK-99 的原材料，僅僅是由常見且廉價的元素「鉛、氧、硫、磷」製成，大大顛覆了以往對超導體「昂貴」、「高成本」的印象。

此外，LK-99 的製作過程也異常的簡單，僅僅只有簡單的三步，幾乎可以說只要有設備使用，就算國中生都能在化學課上做出一定的成品。 

LK-99 製作步驟如下： 

1. 第一步：將氧化鉛和硫酸鉛粉末 1:1 混合，在坩鍋以 725 度加熱 24 小時，合成出黃鉛礦。 
2. 第二步：將銅、磷粉末按比例在坩鍋混合，並密封進真空管，用 550 度高溫加熱 48 小時，合成出磷化亞銅。 
3. 第三步：將黃鉛礦、磷化亞銅製成粉末並混合，密封進真空管後，以 925 度高溫加熱 20 小時即可。 

在完成上述步驟後，就能得到到灰黑色的鉛磷灰石結構固體，也就是「LK-99」，在超導態的時候，在垂直方向上會形成一維的超導鏈，其晶格結構如下圖所示。 

而論文中聲稱，以此方式製作出來的 LK-99，已經成功通過電阻測試，在 60 度以下電阻趨近於零，60 度以上開始上升，臨界溫度約在 127 度（如下圖）。 

至於磁化率部分，韓國方也提供有影片展示，從影片中可以看到，近半塊的 LK-99 呈現懸浮狀態，但仍有部分落在磁鐵面上，目前推測原因有兩種，一是精煉程度不夠，尚有雜質未去除，二是製作過程不夠嚴謹，有部分晶格結構無法形成超導鏈。 

美國勞倫斯柏克萊國家實驗室（LBNL）所提供的結構理論印證論文中也提到，現階段若要靠這種簡陋的方式，來完成 LK-99 室溫超導體，必需要銅原子剛好滲透到晶格中的特殊位置，還要奇蹟般的剛好排列在一起，才能夠形成超導通道。

這意味著若以現階段的製程，要重現 LK-99 需要極高的運氣成分，不過這也側面說明了 LK-99 是可以被實現的，只是整個製作過程需要更精鍊。 

室溫超導體或開啟人類全新「科技樹」

最後要談到 LK-99 的應用與重要性，儘管 LK-99 是否能夠真正製造出來尚無定論，目前各國科學家也仍在廢寢忘食的測試，但毫不誇張地說，一旦室溫超導體 LK-99 真的成功穩定再現，其低廉、高性能的特性，無疑會讓人類迎來第 4 次的工業革命，當全世界的能源損耗將至零，發電需求就會大量減少，不僅對環境污染降低，能源成本也會急劇下降。 

此外，超導體天然的磁浮特性，也是不可忽視的應用之一。除了能夠直接跳過複雜的機械設計，輕易造出懸浮列車、懸浮汽車等以往只存在於科幻電影中的交通工具外，對於核融合研究、永動機研究、太空旅行等現存科學難題，也存在極大的意義。 

本文參考 arXiv 論文編寫，兩篇論文連結放置於此： (1)(2)，若文章內容存在錯誤，也請各路高手不吝嗇指正。

若對於此類追蹤最新科技趨勢的文章感興趣，也歡迎在下方留言給予我們反饋，你的支持將是我們的最大動力。