室溫超導(dǎo)！半導(dǎo)體時(shí)代將走向結(jié)束？

“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(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，他們?cè)诮毡硎荆喊l(fā)現(xiàn)了全球首個(gè)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(shí)，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(duì)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(duì)零度的溫度下工作。

但現(xiàn)在超導(dǎo)前出現(xiàn)了“室溫”這個(gè)定語。也就是說在室溫條件下，也能實(shí)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(gè)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(shí)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(jì)算、醫(yī)療、新能源……等重大領(lǐng)域都會(huì)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(jià)格也會(huì)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(shí)速1000公里。

如果室溫超導(dǎo)成果為真，那將顛覆整個(gè)人類社會(huì)。

成果是否為真？

發(fā)現(xiàn)LK- 99的韓國團(tuán)隊(duì)曾表示，“所有證據(jù)都可以證明，LK-99是世界首個(gè)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(gè)全新的歷史時(shí)代?！?/p>

那么這個(gè)成果是否為真？現(xiàn)在全世界的科研團(tuán)隊(duì)都在研究、驗(yàn)證這件事。

華中科大團(tuán)隊(duì)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(shí)證明了LK-99的強(qiáng)抗磁性，但是并沒有驗(yàn)出超導(dǎo)性。

一般來說，超導(dǎo)材料要符合兩個(gè)特征，一個(gè)是沒有電阻，另一個(gè)是有完全抗磁性。如果是在室溫下，這兩個(gè)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(shí)現(xiàn)零電阻，也就不能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)性，韓國團(tuán)隊(duì)的室溫超導(dǎo)研究成果自然就不能成立。

其實(shí)早在2020年和今年3月，就有來自的美國科研團(tuán)隊(duì)發(fā)布報(bào)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(bào)道，該研究團(tuán)隊(duì)的成員表示：論文存在缺陷，系團(tuán)隊(duì)中的一名成員擅自發(fā)布，目前團(tuán)隊(duì)已要求下架論文。

現(xiàn)在全世界的科研團(tuán)隊(duì)都在爭相復(fù)現(xiàn)韓國的室溫超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，最終結(jié)果如何，時(shí)間會(huì)給出答案。

芯片行業(yè)會(huì)被如何顛覆？

如果未來真的能夠?qū)崿F(xiàn)室溫超導(dǎo)，那對(duì)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(huì)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(shí)”。

而如果不考慮硬件限制，把這個(gè)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(shí)代到超導(dǎo)體時(shí)代，這要經(jīng)歷從實(shí)驗(yàn)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(shí)，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(huì)兒。