LK-99不是超導體、沒戲唱了!《自然》期刊一篇文澆熄風波,到底哪邊出了錯?
LK-99不是超導體、沒戲唱了!《自然》期刊一篇文澆熄風波,到底哪邊出了錯?
2023.08.17 | 時事焦點

連續多日的「室溫超導」疑雲,似乎已經一錘定音,劃上句點。

昨日,《自然》期刊發布一篇文章:〈LK-99不是室溫超導體——科學偵探如何解開這個謎團〉。作者Dan Garisto是一位有物理學學位的科學作家,曾就職於費米實驗室(Fermilab)。

LK-99
圖/ 36Kr

8月16日,中科院物理所,對來自三個不同課題組的LK-99樣品進行了更細緻的研究,認為三個獨立樣品體現出的電磁特性都是來源於其中的硫化亞銅,否認了LK-99的室溫超導性。

在16日的最新文章中,Dan Garisto總結了最近連續十幾天的室溫超導反轉事件,將各大機構的研究結果拼湊在一起,揭示了為什麼LK-99會顯示出類似超導行為的謎團。

科學偵探們發現了LK-99不是超導體的證據——導致樣品電阻率急劇下降和磁鐵部分懸浮的原因,是由於材料中的雜質,尤其是硫化亞銅。

這一結論徹底打破了LK-99作為「史上首個室溫常壓超導體」的希望。

加州大學戴維斯分校的凝聚態實驗家Inna Vishik說,「我認為,這件事已經劃上句號,可以到此為止了。」

回顧這場延燒半月的科學熱潮

LK-99風波始於7月下旬,首爾新創公司量子能源研究中心的Sukbae Lee和Ji-Hoon Kim領導的團隊,在arXiv上發表了兩篇預印本論文,聲稱LK-99在溫度高於127ºC(400K)的常壓環境下是超導體,瞬間吸引了全世界的目光。因為,所有先前確認的超導體,都僅在極端溫度和壓力下才起作用。

兩篇論文引爆了全世界的學術機構、乃至業餘愛好者的復現實驗狂潮,從8月份開始,每天都有各種復現實驗和論文絡繹不絕地產出。在8月2日,華科團隊成功復現了樣品的磁懸浮現象。8月3日,東南大學團隊成功測到了LK-99的零電阻現象。這些復現實驗一度把公眾和學界的興奮值拉到最高。

遺憾的是,如今全球各機構經過多次復現實驗,已經有不少下了定論:LK-99不是室溫超導體。

延伸閱讀:LK-99究竟是不是「常溫超導」, 南韓專家喊「無法證明」!缺陷在哪裡?

全球瘋實驗,結果卻是否定

韓國團隊認為LK-99是超導體的兩個基本依據:懸浮在磁鐵上方和電阻率突然下降這兩個現象,都被北京大學和中國科學院(CAS)的兩個相互獨立團隊的研究成果,用其他的原因做了令人信服的解釋。

美國普林斯頓大學和德國馬普所的一項研究結合了實驗和理論證據,證明了LK-99的結構為什麼不可能是超導體。德國馬普所實驗人員合成並研究了LK-99的純樣品,消除了之前可能存在的對材料結構的懷疑,並確認LK-99不是超導體,而是絕緣體。

而這段時間唯一進一步支持LK-99可能是室溫超導體的證據,是來源於韓國團隊分享的另一個影片。後續的復現嘗試都沒有觀察到任何懸浮和超導。

無法被證實的懸浮

而名為Derrick van Gennep的哈佛大學的前凝聚態研究員,對LK-99很感興趣,他製作了一個和韓國團展示的LK-99樣品相似的影片。和LK-99的影片一樣,這塊樣品邊緣好像黏在了磁鐵上,並且看起來微妙地平衡。

相比之下,懸浮在磁鐵上的超導體可以旋轉,甚至可以倒過來讓另一邊懸浮。最終他認為,LK-99的性質更有可能是鐵磁性的結果。因此,他用黏有鐵屑的壓縮石墨屑製成顆粒製作出了這個樣品,並且模仿製作了LK-99的懸浮視頻。

8月7日,北京大學團隊的研究結果也認為,他們的LK-99的樣品產生懸浮是由於鐵磁性。他們在論文中稱,樣品中的顆粒因為鐵磁性承受著提升力,但不足以懸浮,所以只能在一端保持平衡。

Li和他的同事測量了樣品的電阻率,沒有發現超導性的跡象。但他們無法解釋韓國團隊看到的電阻率急劇下降。

不純的樣品:最關鍵的成分在這

在韓國團隊提交的預印本中,顯示了LK-99的一個明顯的電阻跳變:在104.8℃時,電阻率從0.02歐姆/公分下降到0.002歐姆/公分。

但合成LK-99的反應配方不平,這導致純淨的LK-99即每1份摻銅磷酸鉛晶體,都伴生了17份銅和5份硫。這些剩餘物變成了LK-99中的雜質,尤其是銅硫化合物在其中佔有很大的比重。這些雜質,在韓國團隊的樣本也有所報告。

之後,這些銅硫化合物雜質成為破解LK-99「超導性」之謎的關鍵。

銅硫化物專家Jain指出,104℃是Cu2S發生相變的溫度。在這個溫度以下,暴露在空氣中的Cu2S電阻率急劇下降,這一點幾乎與LK-99所謂的「超導相變」的信號相同。

在研讀了韓國團隊的論文後,Jain表示,「我幾乎不敢相信,他們竟然錯過了對Cu2S的分析。」8月9日,Jain在arXiv上發表了一篇關於這一重要混淆效應的預印本論文。

論文在結論中聲明,要明確驗證LK-99的超導性,必須是在LK-99沒有任何Cu2S的條件下。

無獨有偶,在Jain論文發表的前一天,中國科學院物理所也證實了Cu2S雜質對LK-99的影響。研究團隊認為,LK-99中的「超導」行為很可能是由於Cu2S在385K時,從高溫β相到低溫相的一階結構γ相變引起的電阻率降低。

研究團隊合成了不同含量Cu2S的LK-99樣本,第一個樣本在真空中加熱,具有5%的Cu2S含量。樣本第二個在空氣中加熱,有70%的Cu2S含量。

在測試這兩個樣本的電阻率時發現:

含5%Cu2S的樣本電阻率在冷卻時相對平穩地增加,看起來與其他複製嘗試的樣本相似。

但含70%Cu2S的樣本的電阻率在112℃附近急劇下降(385K),與韓國團隊的觀察非常接近。

但研究團隊也表示,對LK-99的特性做出確鑿的結論很困難,因為這種材料中的雜質很多,而不同批次合成的樣本都有所不同。

但研究團隊也認為,如果能合成與韓國團隊原始樣品足夠接近的樣品,就可以檢驗LK-99是否在常溫環境下是一個超導體。

純淨LK-99晶體,依然推翻論文

隨著對電阻率下降和半懸浮的其他非超導的有力解釋,LK-99不是室溫超導體似乎逐漸成為主流觀點。但LK-99的實際性質仍未被科學家們證實。

由於對LK-99進行分離和提純十分困難,每次合成的樣品又有很大差異,所以最初科學家試圖用一種被稱為密度泛函理論(DFT)的方法來預測LK-99的結構。

在這個理論的指導下,預測中的LK-99的結構顯示出了有趣的電子特徵,即稱為「扁平帶」(flat bands)。「扁平帶」是指電子移動緩慢且可能強相關的區域。在某些情況下,「扁平帶」的電子特徵會導致超導性。

德國馬普所團隊合成出的LK-99的純淨晶體
德國馬普所團隊合成出的LK-99的純淨晶體。
圖/ Nature

但這只是基於未證實LK-99的結構假設所做出的計算結果。為了更好地理解這種材料,美國-歐洲團隊對他們的樣本進行了單晶X射線衍射(SXRD)成像,以計算LK-99的結構。成像使研究團隊能夠進行嚴格的計算,闡明了扁平帶的情況:它們並不利於超導性。相反,LK-99中的扁平帶來自於強烈局部化的電子,它們不能像超導體所需的那樣「躍遷」。

研究團隊排除了LK-99是超導材料的可能,認為它更可能是鐵磁體。

到此為止,已有許多研究否定了LK-99是室溫超導體的可能。但仍有一部分支持者,他們認為,否定LK-99的研究都沒有合成「純度達標」的LK-99,這是實驗失敗的原因。

但在8月14日,德國斯圖加特馬克斯普朗克固態研究所的一個獨立團隊真的合成了LK-99的純單晶。與之前依賴坩堝的合成方法不同,研究團隊採用了一種稱為浮動區域晶體生長(floating zone crystal growth )的技術。為避免硫在合成LK-99的過程中被引入反應中的情況,從而消除了Cu2S雜質。

實驗合成結果得到了一種透明的紫色晶體——純LK-99。但研究結果顯示,分離了雜質後LK-99也不是超導體,而是一種電阻達到數百萬歐姆的絕緣體,它的電阻高到甚至無法進行標準電導率測試。

同時,純LK-99雖然顯示出輕微的鐵磁性和抗磁性,但完全沒法展現出懸浮效應。

研究團隊總結道:「基於以上原因,我們排除了LK-99超導性的存在」。

這也證實了在LK-99體現出來的超導性基本上來源於Cu2S雜質,但在LK-99的純淨晶體中不存在這種雜質。

領導這項研究的馬克斯普朗克物理所科學家Pascal Puphal表示:「這個事件解釋了單晶體的重要性,當我們擁有單晶體時,就可以清楚地研究一個系統的內在特性。」

經驗教訓

許多研究人員正在反思他們從這次超導風波中可以得到的經驗。

普林斯頓大學的固態化學家Leslie Schoop認為,科學家們需要從不成熟的計算結果中吸取教訓。她說,「在LK-99風波之前,我就認為要嚴謹地使用DFT。現在,我為下一個暑期項目已經準備好了一個非常精彩的案例。」

Jain則指出了以前研究中數據的重要性,如北大論文中指出硫化亞銅是電阻跳變原因是否認LK-99超導的關鍵,而硫化亞銅電阻率的測量結果早在1951年就發表了。

雖然一些評論家將LK-99的事件視為科學研究中可重複性的模範,但也有人表示,這是一個不尋常的例子。

一位科學家說:「這種事情在以前往往很難被證偽,因為大部分類似的材料都很難被複製出來。」例如,氧化銅超導體在1986年被發現後,研究人員就開始探索這種材料的性質,現在四十年快過去了,關於這種材料的超導機制仍然存在爭議。

但是對LK-99的研究卻很順利,雖然這種情況真的不太常見。

延伸閱讀:「常溫超導」論文被撤回,美科學家又陷爭議!這次的研究,哪裡出問題?

本文授權轉載自:36kr

責任編輯:錢玉紘

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台灣數位安全發展協會揭打詐盲點:截圖難當證據,AI加b-JADE讓數位足跡可驗證
台灣數位安全發展協會揭打詐盲點:截圖難當證據,AI加b-JADE讓數位足跡可驗證

重點一:數位詐騙生命週期極短,打完一波就轉移陣地,「下架」只處理了眼前的內容,處理不了事後追查。

重點二:台灣數位安全發展協會以AI蒐集、分類詐騙廣告,九成以上工作可由AI完成,最終判斷仍保留人工背書。

重點三:透過司法聯盟鏈b-JADE,只把資料的「數位指紋」上鏈存證,原始資料另行保存,目標是降低被害人的訴訟舉證成本。

一則可疑的投資廣告被檢舉、下架,帳號也停權了,多數人以為事情就此結束。真正麻煩的是,廣告消失的那一刻,追查詐騙集團的線索也可能跟著消失。

為了補上這個缺口,台灣數位安全發展協會正與司法聯盟鏈「b-JADE」合作,替詐騙相關資料做存證。b-JADE是一套以區塊鏈為基礎的司法存證機制,只有通過程序認證的單位才能提供上鏈服務;資料一旦上鏈,任何改動都會留下痕跡。白話說,就是替數位證據貼上「封條」,讓證據從蒐集到進入法庭,都能驗證有沒有被動過手腳。

詐騙廣告下架,為什麼還不夠?

原因在於數位詐騙的生命週期太短,下架只能處理眼前的內容。台灣數位安全發展協會理事長劉彥伯指出,傳統電話詐騙一套劇本可以拉長到半年、甚至一年;數位詐騙則像打游擊,一波結束就移往下一個平台,從廣告、社群到另一個App,一路跨平台引導被害人。

更大的問題是證據跟著斷線。被害人發現受騙時,可能已是半年後,手上通常只留得住最末端的匯款與聯絡紀錄,最初看過哪則廣告、點進哪個網站,早已消失。等到一、兩年後警方抓到詐騙集團,對方就能在法庭上反問「你怎麼證明我投過這則廣告?」劉彥伯以假設情境說明,一個集團原本可能詐騙了30億元,最後因證據不足,認定金額只剩幾千萬甚至幾百萬元。

不過,詐騙活動都會留下數位足跡,包括投放帳號、代理商、投放時間、運作國家與網址註冊紀錄,只要事先保存,日後調閱就「有憑有據」。

台灣數位安全發展協會
台灣數位安全發展協會理事長劉彥伯
圖/ 數位時代

AI都這麼強了,為什麼還要先做資料治理?

台灣數位安全發展協會的核心主張是:好的資料分析,從好的資料治理開始。所謂資料治理,就是把散落在各平台、格式不一的碎片資料,整理成來源清楚、格式一致、可以互相比對的資料。協會先確認每筆公開資料的來源、時間、權限、版本與隱私,再標上事件分類、風險評估、曝光平台、投放者與網址等標籤,才能找出彼此關聯、還原詐騙網絡。

根據協會的實證簡報,系統在一段監測期間內掃描309.5萬則廣告,通報62.8萬則(約占20%),投放當日偵測率達99.21%。劉彥伯也提到,協會與資安院、數位發展部在打詐通報查詢網的合作中,判斷率接近百分之百。

那還需要人嗎?答案是需要。現行法律仍要求有人為判斷結果背書負責,加上詐騙劇本會隨被害人的回應即時調整,因此協會讓AI處理九成多的工作,最後由人做判斷。

截圖不能當證據?b-JADE如何替詐騙證據貼上「封條」

在AI改圖越來越容易的今天,單純截圖很難在法庭上證明自己沒被竄改過。劉彥伯的比喻是:截圖比較像「我那天真的看過,還拍了一張照片」;可信存證則是把證物放進有封條、有時間、有編號、有保管紀錄的證物袋,「重點不是有沒有留下東西,而是未來能不能驗證這是不是當時那一份」。

這也是b-JADE派上用場的地方,但並不是把所有資料都放上區塊鏈。協會把原始資料與AI分析結果,保存在權限受管控的系統裡,只把每份資料的「數位指紋」交給b-JADE存證。數位指紋的特性是,內容只要有任何改動,指紋就會完全不同,因此能證明資料沒被動過;需要時,再經授權調閱原始資料,兼顧隱私與驗證。依b-JADE規範盤點,協會既有流程已符合19項要求,其餘7項缺口也逐步補強,例如存證時間改採具公信力的標準時間來源,不再依賴電腦本機。

防詐能從事後追查走向事前預警嗎?

可以,協會正把存證從被害人受騙後,往前推到「主動式上鏈」:AI判定高風險的內容,先一步蒐集存證,不必等到有人受害。

小農是第一個場景。許多消費者在網路上支持小農,錢最後卻流進冒名的詐騙集團。協會因此與農業部合作推出「農本人」系統,讓小農自行登錄銷售管道與社群帳號形成白名單,再結合AI蒐集的黑名單,一旦遭冒名就能第一時間發現並報案。這套模式未來也可延伸至網路霸凌、性私密影像等案件。

制度面也在加速。2026年8月,司法聯盟已開設認證專班,邀集司法院、法務部、高檢署、調查局與警政署相關人員受訓,相關存證應用預計明年正式推出,時程仍待聯盟拍板。

劉彥伯坦言,目前從蒐集、分案到下架的流程仍然冗長,技術正好能在保留人為背書的前提下縮短流程。他在《數位關鍵字》節目尾聲留給聽眾的一句話是:「數位安全不只是技術工具,也涉及資料的可信、法遵治理與跨領域合作。」當AI幫人更快找到線索,經得起驗證的資料,將讓每一位被害人在法庭上多一分底氣。

台灣數位安全發展協會
台灣數位安全發展協會理事長劉彥伯認為,可信存證的重點不是留下東西,而是未來能被驗證。
圖/ 數位時代

常見問答
Q1:詐騙廣告被下架後,還能當作證據嗎?
A:若事前沒有保存,下架後就很難追溯。台灣數位安全發展協會建議在內容消失前,保存投放帳號、代理商、投放時間、運作國家與網址等數位足跡,日後才能據以向平台請求調閱。

Q2:手機截圖可以當作詐騙證據嗎?
A:截圖只能證明「看過」,難以證明未被竄改。在AI改圖越來越容易的情況下,透過數位指紋與具公信力的時間紀錄進行可信存證,才能在日後驗證資料是否為當時的原始版本。

Q3:什麼是b-JADE司法聯盟鏈?
A:b-JADE是以區塊鏈為基礎的司法存證機制,只有通過程序認證的單位才能提供上鏈服務。台灣數位安全發展協會的做法是只將資料的數位指紋上鏈,原始資料另行保存在權限受管控的系統,兼顧隱私與驗證,目標是降低訴訟舉證成本。

Q4:AI可以完全取代人工判斷詐騙嗎?
A:目前不行。依台灣數位安全發展協會的做法,九成以上的蒐集與分類工作可由AI完成,但現行法律仍要求由人做最終判斷,並為結果背書負責。

Q5:小農要如何預防被冒名詐騙?
A:可登錄台灣數位安全發展協會與農業部合作的「農本人」系統,自行提交銷售管道、粉絲專頁與LINE帳號建立白名單,搭配AI主動蒐集的黑名單,遭冒名時能第一時間發現並報案。

完整對談請收聽《數位時代》Podcast《數位關鍵字》EP264。

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