韩国室温超导团队论文发布背后的真相再补充!
原创 孟繁科
不靠谱的韩国人制备室温超导材料LK-99的过程像极了一部韩国电视连续剧,“宫斗”“狗血”“翻转”等一样不少。
(资料图片)
因此,笔者打算在昨天发表《韩国室温超导团队论文发布背后,可能有你不知道的真相!》后,今天再做一些更细节的补充。
本文主要根据Ate-a-Pi在推特上的发出的英文爆料内容,旁及LK-99相关研究人员的说法整理而成。Ate-a-Pi自称是韩裔计算机科学家,近期已发布多篇与LK-99相关的帖子。从这种迹象表明,Ate-a-Pi很可能是LK-99的研究人员李石培。但笔者认为,爆料者也可能是对此中某一个研究人员极为熟悉的韩国人。韩国人大多数是大嘴巴,三杯酒下肚,什么话对往外说。先不管爆料者的身份,但他对李石培、崔智勋、权英完、金炫卓这几位主要贡献者的描述基本到位,对事情发展的脉络也相对清晰。
Ate-a-Pi最近发布的一篇长文,名为《机器中的幽灵》,例数了LK-99自1994年至今的研发进程,其间穿插了人物关系和所作所为,以及曾经面临的困难等。
LK-99的研究肇始于 韩国高丽大学化学系教授崔东植发布“原子超导带”理论(也称为 一维超导的ISB理论 )。这一理论发布于1994年。正值超导研究处于停滞阶段。多年来,超导研究起起伏伏,从热闹到沉寂,又从沉寂转为热潮,但从未像今天有如此的热度,引得美国股市翻倍猛涨。在低谷期的理论研究自然不会受人关注。
但是,韩国人倔起来,就是九头牛也拉不回。1995年,崔东植指导自己的研究生李石培,就同一研究主题发表了一篇硕士论文。
到1996年,金智勋也成为崔教授的硕士研究生,开始做电池材料方面的研究。1997年,金智勋拿到了硕士学位。金智勋曾经犹豫过一阵子,还是被崔东植教授和李石培说服,在1998年加入超导材料研究团队,并攻读博士学位。要知道,做材料理论固然是一个重要方面,但动手能力,也就是将理论表述固化为“材料”的能力同样重要。对于材料科学来说,理论如果没有相应材料的验证,不仅得不到认可,而且很大程度上受到质疑。
1999年是一个重要年份,正是在这一年,研究团队在含铅磷灰石材料中发现了超导的微弱迹象。他们判断曾经接近捕捉到超导性能的火花,但这个现象就像“幽灵”,他们称之为“机器中的幽灵”,很长一段时间再也没有出现。这也是Ate-a-Pi一篇文字的题目,足见此人对这一段往事有深入的了解。
之所以说1999年是一个重要年份,是因为这个年份后来被纳入到这个材料的被命名之中,也就是LK-99的由来。L、K更好理解,就是李石培和金智勋名字的首字母。
这个稍纵即逝的幽灵,并没能吸引金智勋继续为之着迷。在2000年,金智勋曾放弃了超导研究,仍转去自己的专长——电池材料。到2004年,金智勋完成博士学位,去了一家助听器电池制造公司工作。
倒是李石培继续从事超导材料的研究。想必研究工作并不顺利,直到2008年,李石培才发表了有关超导理论和材料合成技术的博士论文论。之后,他加入一所小型私立大学,是兼职计算机科学系教授。与博士所研究的方向也有了不小的距离。后来,这两位同出师门的师兄弟携手合作创立了一家名为Qcenter的公司,主要开展咨询和实验工作。与超导材料研发仍然没有多大关系。
也就是说,在2000-2017年,长达近20年的时间里,他们都是在为了生活从事着自己的工作。
直到2017年,崔东植教授在年初生病并于同年5月去世。临终前,这位老教授,在病床上殷殷叮嘱李石培和金智勋,要继续寻找1999年“机器中的幽灵”。这多少有点类似中国宫廷剧的“托孤”,后来人等于接受了不得不完成任务——恩师的遗愿。
老教授的死,再一次将他们引导到超导研究之路。实际上,也是人到中年,不愿意碌碌一生。之后,他们找到崔东植教授的老朋友——汉阳大学名誉教授吴根浩,开始筹钱并向韩国国家科学基金申请研究资金,但因为他们并没有在近一个时期发表过相关专业论文,申请被驳回。
到2017年底,高丽大学终身教授权英完(也就是所谓的韩国富豪)加入到Qcenter,提供了进行研究所需的财团赞助。权英完是一位有电子自旋共振(ESR)设备和超导量子干涉仪(SQUID)专长及使用权限的物理学家,在帮助他们拿到韩国财团研究赞助的同时,还购买了一台用于研究的ESR设备。
2018年初,金智勋就在ESR机器上发现了1999年“机器中的幽灵”。但权英完认为,这在理论上完全不住脚,李石培因此与权英完发生了争执,也埋下了以后将权英完剔除出研究团队,而权英完自作主张抢先发布论文的根由。
2020年新冠疫情初起时,金智勋在一次实验中再次发现了那个幽灵,而且微弱信号变成了明显的信号,显示材料的导电性出现了巨大的峰值。尽管这一现象又很快消失了,但足以让他激动到颤抖。为了复现当时的场景,他仔细回看了监控录像,发现自己在将实验材料放到秤上称量时,肘部撞到桌子,导致试管出现了裂缝,而氧气迅速进入了试管内部,促成含铅磷灰石晶体结构有了新的变化。
在这里,有必要以超导理论解释一下形成室温超导晶体材料形成的难度。
根据超导理论,电子通过结晶晶体时会发生震动,而同时震动的粒子,与电子相撞就会产生阻力(在这里被称为电阻,一两个人相撞会感觉到明显的力一样,应该很好理解。)电阻导致了物体发热,从而出现能量损耗。
相反,在超低温条件下,类似于冬天万物肃杀,粒子的活性降低甚至完全不动,同时电子流过时也不再震动。同时,再加上超高压,将粒子压制住,电子流过就更难产生震动。就是根据这样的理论,人类提出了一种常温超导体的制备办法,那就是利用粒子之间的压力,把粒子互相锁住,从而实现常温超导。
之前,这只是一种理论假设,没有人知道怎么样才能把粒子互相锁住。这次,LK团队很可能找到了把粒子互相锁住的方法,只不过复现仍然很困难,但只要有了开头,后面的事情就好办了,这就是他们的伟大之处,第一个有了新的发现。可以利用铜粒子锁住铅粒子,铅粒子锁住氧离子,制备出铜皮铅心的管状物,最里面的氧离子则被铅粒子死死锁住无法震动,从而实现电子从中流过时,不会有粒子震动,电阻消失。
难度在于这种烧制出的超导晶体,必须有足够多的铜、铅、氧粒子结晶在合适的位置,而且分别要形成分层的薄膜,任何同类粒子之间不能出现一点点缺损,不然超导性就消失了,这就是幽灵消失的原因。那么,烧结中的粒子移动是随机的,无法人为控制,铜、铅、氧粒子又要叠层锁住,从概率上说,可能性低于千分之一。所谓的不疯魔不成活,就是这个样子。一如石墨烯材料,最初是经过千百次的粘性材料撕扯而成。
只有疯子才能获得成功。
明白了其中的道理,在之后的3个月内,LK-99晶体合成成功。
它真的像一块魔法石,可以漂浮你我手上。
“幽灵再现”,让李石培欣喜若狂,权英完则目瞪口呆。
但2020年他们向《自然》杂志的投稿,仍然被拒绝了。因为前不久曾经出现过两期超导材料欺诈事件。权英完则将投稿被拒的原因再次归结到崔东植的ISB理论,他为了拿到诺贝尔奖,急于提出自己的理论,他和李石培的冲突加深。
之后,权英完并没有打算停止自己的理论创新的努力,他要用新理论解释LK-99的超导性。
此时,李石培反而认为要引入更权威的科学家,显然不再信任权英完。这就有了后来与美国威廉与玛丽学院知名韩裔物理学家金铉卓教授的合作。金教授起初并不相信,他是在新冠结束后,到韩国亲眼看到那块魔法石头,才转变了看法与态度。关键的是,他在掌握金智勋的制备技术之后,很快复制了晶体产生的过程,并且效率得以提高,每10次大概能成功一次。
之后,金炫卓回到美国,带领自己的团队开始研究和测试。
2023年3月,权英完被正式踢出团队。
这就是在2023年7月22日,权英完将自己列为第三作者,与李石培、金智勋共同署名,在arXiv上发表了第一篇关于LK-99的论文,而两个半小时后,金炫卓又拿掉权英完,将自己列为第三作者,在arXiv发表了第二篇论文的原因。
这还没有结束,2023年7月28日,权英完在 高丽大学 举行的研讨会上公开介绍了他们的研究成果。可很快高丽大学相关人士称,权英完已与高丽大学失去联系。李石培则称,权英完已在四个月前离开QCentre,LK-99的学术论文尚未完成,权英完抢先发表的论文,并未得到其他作者的许可同意,并要求arXiv撤稿。
且不管韩国人的内斗,展望室温超导带来的革命性影响,已让人激动不已。如果说人工智能是一轮正在涌动的科技浪潮,改变诸多行业发展与人类工作格局,而室温超导将重新定义这个世界,新的规则成为可能。如数秒完成电车充电,一切电力系统与电子产品都将重构,能源格局、经济形态、政治关系等都将改变,甚至想象之外的变化已经在路上。
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