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超導體概念股不分國界漲到沸騰 Q&A一次看懂 LK-99 帶來的旋風

超導體概念股成為繼AI之後,被投資界熱炒的新題材。照片取自網路
超導體概念股成為繼AI之後,被投資界熱炒的新題材。照片取自網路

本文共2722字

經濟日報 編譯葉亭均/綜合外電

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南韓科學家近期發表「常溫常壓超導體」LK-99的論文後,這項「能源聖杯」題材不但在科學界引發熱議,也在投資界引爆交易熱潮,從南韓、美國、中國大陸到台灣「超導體」概念股近日噴漲。以下以Q&A來解釋這一項繼AI之後被熱炒的新題材。

Q:掀起這股旋風的起始事件?

南韓多位物理學家組成的科學家團隊7月22日在論文未定稿版本網站arXiv,上傳常溫常壓超導體相關的兩篇論文,表示已經開發出一種「為人類開啟新時代」的材料「LK-99」,這種材料臨界溫度為攝氏127度,也就是只要在攝氏127度以下的環境就能產生超導現象。

LK-99這種以鉛磷灰石結構的化合物據稱是一種室溫、常壓超導體,能在正常條件下,可「零電阻」進行導電,可能對發電、輸電、交通運輸、運算和其他技術領域產生巨大影響。

接著,美國勞倫斯伯克利國家實驗室的專家,在7月31日同樣在arXiv上發表論文,表示在美國能源部的超級電腦進行模擬計算下,LK-99結構理論上能在室溫常壓環境構成超導性,這確實為LK-99增加了可信度。這一消息也激勵美國超導公司(AMSC)股價1日收盤暴漲60%。

另外,大陸華中科技大學材料學院的學生也在1日上傳最新影片,宣布成功複製做出LK-99材料,雖未確定是常溫超導體,但證實有「磁浮性」,而且該晶體懸浮的角度比南韓科學家樣品磁浮角度更大。這一段影片又在網路上瘋傳,也激勵大陸超導體相關概念股大漲。

Q:什麼是超導體?為何超強?

一般而言,電力通常通過由銅等金屬材料製成的普通導線或導體,當電流流經時,電子會反彈並撞擊原子,導致電子失去一些能量,電線變熱。

然而,超導體是一種零電阻導電的材料,可讓電流流經時,不會出現普通導體經常發生的原子碰撞。

若使用超導體材料,電子的移動沒有任何阻力,當超導體材料冷卻到臨界溫度時,超導線可在不損失能量的情況下傳輸電力,實現「完美導電」或超導狀態。超導磁鐵的威力超強大,足以讓列車懸浮,或者在核融合反應爐中含有激烈的電漿。

然而,所有已知的超導體都需要非常低的溫度,通常低於攝氏負100度,因為在這樣的溫度下,所有原子運動都停止,又或者需要極高的壓力,即超過普通大氣壓的10萬倍,就像在最深的海底對材料施加壓力一樣。這些限制使得超導體價格昂貴,且對於許多應用來說不切實際。

過去,多個研究團隊宣稱他們檢測到各種物質的室溫超導性質,但沒有一個主張能經得起檢驗。

Q:南韓科學家大膽宣稱的LK-99材料,為何引起轟動?

南韓研究人員表示,LK-99可透過結合黃鉛礬(Pb₂SO)和磷化銅(Cu₃P)烘烤程序製成,所得材料可在正常氣壓與攝氏127度的溫度展現出超導性質的兩大關鍵跡象:零電阻與磁浮。

他們提出LK-99如何展現出室溫超導性的可行理論,但尚未提供明確的實驗證據。論文中提供的數據顯然還沒有結論。

超導體的特色之一是邁斯納效應(Meissner effect),當超導體放置在磁鐵上方時,它會懸浮起來。

在一段展示的影片中,研究人員將一塊LK-99放在一塊磁鐵上。LK-99平面的一端上升,但另一端顯然仍與磁鐵維持接觸。(影片連結:https://sciencecast.org/casts/suc384jly50n

不過,外界預期的超導體是要能展現出完全懸浮與「量子鎖」(quantum locking),也就是讓它固定在磁鐵上方的某個位置。以善意解釋而言,影片中展示LK-99一端仍與磁鐵維持接觸,可能是樣本缺陷造成,也就是展示樣本材料只有一部分變成超導體。

Q:可能影響哪些領域?

超導體可能影響的領域包括發電、輸電與電力儲存、馬達、懸浮列車、磁浮、核融合、量子電腦與磁振造影(MRI)等諸多領域。

例如在電力領域,超導電纜可以承載大電流,幾乎沒有功率損耗,使該技術成為未來電網和輸電網絡的「聖杯」。在科學研究方面,科學家們正在利用超導體做為粒子加速器來探索物理學。

又如在量子電腦方面,超導體可望把資訊處理速度推向量子速度。理論上,這些電腦是由電流電路迴路(稱為超導量子位)供電,而這種電路迴路是由超導體材料維持。

天風國際證券分析師郭明錤就社群平台X(推特)貼文,指出若常溫常壓超導體能夠商業化,「將對計算機與消費電子領域的產品設計有顛覆性的影響…而超導狀況 (電阻消失) 特性將會顛覆既有的產品設計與材料/技術採用,如:不再需要散熱系統、光纖/高階CCL被取代、先進製程門檻降低等,讓即便是小如iPhone的行動裝置,都能擁有與量子電腦匹敵的運算能力」。

Q:為何不少科學家持懷疑態度?

韓國科學家發表的論文尚未經過同行評審並由期刊發表。

長期以來,許多研究人員長期以來一直試圖製造室溫超導體,但迄今為止的嘗試都失敗了,而且成功的說法也沒有得到其他科學家的證實。

例如就在上周,美國物理學家迪亞斯(Ranga Dias) 的一篇超導論文因涉嫌數據造假而被撤回。

對於韓國科學家的最新論文,美國西北大學物理學教授科赫(Jens Koch)表示 :「我持懷疑態度,儘管這特殊的顆粒顯然更接近石頭大小。在這個研究領域,過去曾提出過突破性的主張,但後來由於經不起審查,不得不撤回。」

他說:「我一些同事已經對這個南韓團隊呈現的數據表達關切。要等到我見到驗證時,我才會相信。」

還有一些專家認為,由於南韓科學家的影片中展示LK-99一端仍與磁鐵維持接觸,代表這種材料可能根本不具有超導性,而是具有抗磁性,也就是會排斥磁場。

另外,國際學界對這項論文多數仍持懷疑態度,國際期刊「科學」(Science)在7月27日刊出學界反應,認為「論文仍缺少細部內容,物理學者抱持懷疑」。

中央社也報導,最新超導論文主要作者之一的量子能源研究所代表李碩裴(音譯)接受韓聯社訪問時表示,研究團隊其實尚未準備好發表這項論文,是另一位研究者、高麗大學研究教授權英完(音譯)在未經其他作者同意下擅自發布,團隊目前正向arXiv要求下架論文;另一位作者韓國電子通信研究院(ETRI)的金賢卓(音譯)博士也向美國媒體表示,在網站上發布的兩篇論文都尚有許多缺陷,他本人從未同意刊出。

因此,在LK-99的論文尚未獲得檢驗之前,建議對這項題材持保留態度。

Q:哪些概念股已漲翻了?

在美國,美國超導體公司(AMSC)1日股價已暴漲60%。在南韓,化學品公司德成(Duksung)、電子元件製造商Mobiis、高溫超導線技術公司Sunam、電子零件製造商Shinsung Delta Tech都已飆漲一波。

在中國大陸方面,則有西部超導公司、江蘇法爾勝、新材料技術商「創新新材」、金徽與國纜檢測、永鼎股份、百利電器等;在台灣,第一銅、泰銘、金益鼎、太空梭等都成了沾上常溫超導體題材的概念股。

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