什么是室溫超導？半導體時代將走向結(jié)束？芯片行業(yè)會被如何顛覆？

“室溫超導”最近又在科技領域掀起了討論的熱潮。

這一切都源于韓國的一個科學家團隊，他們在近日表示：發(fā)現(xiàn)了全球首個室溫常壓超導材料——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？

所謂超導，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)超導體也僅在接近絕對零度的溫度下工作。

但現(xiàn)在超導前出現(xiàn)了“室溫”這個定語。也就是說在室溫條件下，也能實現(xiàn)超導現(xiàn)象，這就是室溫超導。

超導是物質(zhì)的一種特殊狀態(tài)，有兩個最主要的指標，分別是臨界溫度和臨界磁場。超導體電阻為零，可以無損耗地輸電；有完全抗磁性，液氮超導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。在電力運輸領域，所有在電路上的損失都可以被節(jié)省下來。應用于軌道交通，使用超導磁懸浮就能夠達到時速1000公里。

如果室溫超導成果為真，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體。LK-99的誕生意味著室溫超導領域的重大突破，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)在全世界的科研團隊都在研究、驗證這件事。

華中科大團隊在某視頻網(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的強抗磁性，但是并沒有驗出超導性。

一般來說，超導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體。

簡單來理解就是超導=抗磁性+零電阻。如果不能實現(xiàn)零電阻，也就不能實現(xiàn)超導性，韓國團隊的室溫超導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隊發(fā)布報告稱發(fā)現(xiàn)了室溫超導材料，并觀察到了室溫超導現(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，該研究團隊的成員表示：論文存在缺陷，系團隊中的一名成員擅自發(fā)布，目前團隊已要求下架論文。

現(xiàn)在全世界的科研團隊都在爭相復現(xiàn)韓國的室溫超導實驗，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，那對于我們半導體領域、芯片領域又有什么影響呢？

假設我們的條件依然是基于“芯片是由半導體材料制造的”。那么使用室溫超導材料做成芯片的連線，將會不存在導線發(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的限速標識”。

而如果不考慮硬件限制，把這個假設條件再更具顛覆性一些——直接使用超導材料來制作芯片，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。

從半導體時代到超導體時代，這要經(jīng)歷從實驗室到生產(chǎn)線的跨越。畢竟從科研領域到應用于工業(yè)領域，還是有很長的路要走。

2022年末時，室溫超導入選為2022年度“十大基礎研究關鍵詞”。無論當下成果如何，室溫超導都是未來發(fā)展的一大前沿方向。

審核編輯：劉清