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          畫句號(hào)?中科院發(fā)現(xiàn)“室溫超導(dǎo)材料”假象根源,已發(fā)預(yù)印本論文

          作者: 時(shí)間:2023-08-10 來(lái)源:澎湃新聞 收藏

          “我們的工作指出了把LK-99錯(cuò)認(rèn)成體的原因?!敝袊?guó)科學(xué)院物理研究所研究員、博士生導(dǎo)師雒(luò)建林告訴澎湃科技。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202308/449493.htm

          一篇來(lái)自中國(guó)科學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)的最新發(fā)表在arXiv網(wǎng)站的預(yù)印本論文可能為“LK-99是室溫體”畫上了句號(hào)。

          近日,因?yàn)長(zhǎng)K-99被韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)宣稱能夠室溫,研究LK-99的預(yù)印本論文“涌入”arXiv網(wǎng)站。但可能馬上就要告一段落:最新發(fā)表在arXiv網(wǎng)站的一篇預(yù)印本論文不僅表示LK-99能室溫超導(dǎo)是假象,還找到產(chǎn)生這一假象的原因——硫化亞銅雜質(zhì)。

          此外,來(lái)自北京大學(xué)量子科學(xué)中心、美國(guó)普林斯頓大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科研團(tuán)隊(duì)也分別提交預(yù)印本論文稱,雖然觀察到其“燒制”的LK-99樣品均未表現(xiàn)出超導(dǎo)性,更像磁體,而非室溫超導(dǎo)體。

          8月9日,前述論文的通訊作者之一、中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員、博士生導(dǎo)師雒(luò)建林告訴澎湃科技,“我們的工作指出了把LK-99錯(cuò)認(rèn)成超導(dǎo)體的原因?!薄皩?shí)驗(yàn)結(jié)果表明(LK-99能常壓室溫超導(dǎo))是假象,來(lái)源于硫化亞銅?!薄癓K-99不超導(dǎo)! 雖然相關(guān)樣品具有弱抗磁性,但不具有完全抗磁性,也沒(méi)有零電阻現(xiàn)象?!?/p>

          該論文于8月8日15時(shí)59分提交至arXiv網(wǎng)站,目前已對(duì)外發(fā)布。

          中國(guó)科學(xué)院物理研究所團(tuán)隊(duì):LK-99像超導(dǎo),但實(shí)際不是,硫化亞銅導(dǎo)致假象

          硫化亞銅是“燒制”LK-99的原之一。LK-99是銅摻雜的鉛磷灰石材料,成分為Pb10-xCux(PO4)6O (0.9

          在實(shí)驗(yàn)中,吳偉等研究人員“燒制”了不同硫化亞銅含量的兩種LK-99,分別測(cè)量其電阻、抗磁性等參數(shù),并與純硫化亞銅的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。其中,樣品1(S1)的反映硫化亞銅含量的“強(qiáng)度比”參數(shù)約是5%,樣品2(S2)的這一參數(shù)約是70%。

          實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,樣品S1在370K(96.85攝氏度) 時(shí)電阻率躍變,并伴有熱滯后現(xiàn)象;樣品S2在370K(96.85攝氏度)時(shí)電阻率急劇下降,在100K(零下173.15攝氏度)以下,電阻率隨著溫度的降低而增加,表現(xiàn)出類似半導(dǎo)體的特征。

          臨界溫度下的零電阻和完全抗磁性,是超導(dǎo)體的兩個(gè)重要特征。

          雒建林向澎湃科技表示,硫化亞銅在400K(126.85攝氏度)附近存在一個(gè)由“六角相”到“單斜相”的結(jié)構(gòu)相變。在相變點(diǎn)附近,其電阻下降3個(gè)多量級(jí)。這看起來(lái)像“超導(dǎo)”相變,但實(shí)際不是。目前的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明,無(wú)法通過(guò)增減樣品中硫化亞銅的含量或其他辦法實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。

          前述論文寫道,“我們認(rèn)為,LK-99中所謂的超導(dǎo)行為很可能是由于硫化亞銅在385K(111.85攝氏度)左右發(fā)生一階結(jié)構(gòu)相變,從高溫下的β相變?yōu)榈蜏叵碌摩孟?,從而?dǎo)致電阻率降低?!?/p>

          據(jù)澎湃新聞此前報(bào)道,7月22日上午,韓國(guó)量子能源研究中心公司相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv上先后提交兩篇類似的論文,宣稱一種命名為L(zhǎng)K-99的銅摻雜鉛磷灰石材料擁有“室溫+常壓”超導(dǎo)能力。隨后,國(guó)際上多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)開始重復(fù)實(shí)驗(yàn),嘗試合成LK-99,以復(fù)現(xiàn)韓國(guó)團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。相關(guān)消息對(duì)全球股市也產(chǎn)生了影響。

          7月31日16時(shí)13分,北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院劉知琪教授團(tuán)隊(duì)在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv上提交論文。該論文稱,其合成的LK-99樣品的室溫電阻不為零,也沒(méi)有觀察到它存在磁懸浮現(xiàn)象;該材料類似半導(dǎo)體,而非超導(dǎo)體。

          8月2日14時(shí)59分,東南大學(xué)物理學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師孫悅在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv提交論文稱,在100K(零下173.15攝氏度)以上溫度時(shí),其LK-99樣品測(cè)得零電阻,但是沒(méi)有抗磁性。孫悅在視頻中稱,一共測(cè)了6片樣品,但只在1片樣品里面觀測(cè)到了零電阻,其他樣品大多數(shù)產(chǎn)生的是半導(dǎo)體的行為。其論文稱,“我們的發(fā)現(xiàn)表明,Pb10-xCux(PO4)6O有可能成為尋找高溫超導(dǎo)體的候選材料?!?/p>

          北京航空航天大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)提交預(yù)印論文稱,沒(méi)有在重復(fù)實(shí)驗(yàn)中觀察到磁懸浮現(xiàn)象。

          北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心團(tuán)隊(duì):觀察到LK-99樣品“半懸浮”,但不具超導(dǎo)性

          8月6日13時(shí)34分,北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心(ICQM)科研人員在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv提交了一篇題為《類LK-99合成樣品的鐵磁半懸浮現(xiàn)象》(Ferromagnetic half levitation of LK-99-like synthetic samples)的研究文章。

          該論文稱,環(huán)境條件下的磁半懸浮被認(rèn)為是一種“壯觀且容易獲得”的現(xiàn)象,因此一直是LK-99材料驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)嘗試的重點(diǎn)。北京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)雖然在一些片狀的小碎片樣品中成功地觀測(cè)到了“磁半懸浮”現(xiàn)象,但經(jīng)測(cè)量,其樣品中不存在邁斯納效應(yīng)或零電阻,因此不具有超導(dǎo)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,其樣品普遍含有微弱但確定的軟鐵磁成分。

          北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心(ICQM)科研團(tuán)隊(duì)合成的LK-99樣品。

          研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,軟鐵磁足以解釋其樣品在強(qiáng)垂直磁場(chǎng)中的半懸浮現(xiàn)象。該論文稱,“最近的計(jì)算顯示,Pb10-xCux(PO4)6O中存在平帶狀電子結(jié)構(gòu),這可能會(huì)導(dǎo)致自發(fā)鐵磁性,值得進(jìn)一步研究?!?/p>

          北京大學(xué)副教授、北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心研究員、博士生導(dǎo)師賈爽和北京大學(xué)副教授李源是上述論文的通訊作者。

          華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì):樣品可大角度“半懸浮”,但未測(cè)電阻

          8月3日凌晨3時(shí)13分,曾在嗶哩嗶哩網(wǎng)站發(fā)布LK-99驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)視頻而引起轟動(dòng)的華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院常海欣教授團(tuán)隊(duì)在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv提交論文,公開了他們的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展。該論文的標(biāo)題是《LK-99的成功合成和室溫常壓磁懸浮》(Successful growth and room temperature ambient-pressure magnetic levitation of LK-99)。

          華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院常海欣教授團(tuán)隊(duì)合成LK-99的實(shí)驗(yàn)步驟和最終樣品。

          該論文稱,他們成功合成了LK-99材料,并在室溫和環(huán)境壓力下能以較大的角度“半懸浮”?!拔覀兊难芯拷Y(jié)果表明了結(jié)晶度和適當(dāng)?shù)你~摻雜的重要性,表明了這種磷酸鹽氧化物中銅氧誘導(dǎo)帶變化的基本潛在超導(dǎo)機(jī)制。我們期待更多一致的測(cè)試,如室溫下的電學(xué)測(cè)試,將顯示出這種磷酸鹽氧化物的巨大潛力?!?/p>

          華中科技大學(xué)8月1日首發(fā)在國(guó)內(nèi)網(wǎng)站嗶哩嗶哩(B站)上關(guān)于LK-99材料重復(fù)實(shí)驗(yàn)的視頻,在國(guó)內(nèi)外社交媒體上大火。相關(guān)視頻被列為前述論文的補(bǔ)充材料。

          相關(guān)視頻的簡(jiǎn)介寫道,“華中科技大學(xué)材料學(xué)院博士后武浩、博士生楊麗,在常海欣教授的指導(dǎo)下,成功首次驗(yàn)證合成了可以磁懸浮的LK-99晶體,該晶體懸浮的角度比Sukbae Lee等人獲得的樣品磁懸浮角度更大,有望實(shí)現(xiàn)真正意義的無(wú)接觸超導(dǎo)磁懸浮?!?/p>

          相關(guān)視頻的發(fā)布者稱,尚未測(cè)量相關(guān)樣品的電阻。因?yàn)闇y(cè)電阻需要微納加工,破壞樣品?!澳壳爸挥幸黄苄〉臉悠?,不敢動(dòng),實(shí)在不敢動(dòng)?!闭诩蛹薄盁啤钡谌鷺悠?。

          美國(guó)普林斯頓大學(xué)等機(jī)構(gòu)聯(lián)合團(tuán)隊(duì):LK-99樣品透明,排除超導(dǎo)

          8月9日,美國(guó)普林斯頓大學(xué)一篇預(yù)印本論文未發(fā)先火,引起了人們關(guān)注。該論文印證了北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心科研團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。

          透明的LK-99樣品。

          美國(guó)普林斯頓大學(xué)前述論文雖已提交,但尚未被預(yù)印本網(wǎng)站正式發(fā)布,作者已將其上傳至網(wǎng)盤,并于9日分享到社交媒體網(wǎng)站上。

          該論文相關(guān)研究由美國(guó)普林斯頓大學(xué)物理系、化學(xué)系,美國(guó)俄勒岡大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)系,德國(guó)馬克斯·普朗克固體化學(xué)物理學(xué)研究所等機(jī)構(gòu)的科研人員聯(lián)合完成。

          該論文稱,在最近的一系列報(bào)道中,摻雜磷灰石鉛(LK-99)被認(rèn)為是一種候選的常溫常壓超導(dǎo)體。然而,從實(shí)驗(yàn)和理論角度來(lái)看,這些說(shuō)法在很大程度上都沒(méi)有得到證實(shí)。為此,研究團(tuán)隊(duì)合成了LK-99樣品,但分析結(jié)果表明,其樣品沒(méi)有表現(xiàn)出高溫超導(dǎo)性。


          美國(guó)普林斯頓大學(xué)物理系、化學(xué)系,美國(guó)俄勒岡大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)系,德國(guó)馬克斯·普朗克固體化學(xué)物理學(xué)研究所等機(jī)構(gòu)的科研人員聯(lián)合完成的一篇預(yù)印本論文稱,LK-99樣品更有可能是磁體,而不是常溫常壓超導(dǎo)體。

          研究人員計(jì)算發(fā)現(xiàn),該材料的六邊形通道中可能含有 OH-陰離子,而不是二價(jià)氧陰離子;而且銅的替代在熱力學(xué)上是非常不利的?!捌胶饨Y(jié)構(gòu)的聲子光譜顯示出許多不穩(wěn)定的聲子模式?!薄氨M管最初曾試圖以這種方式對(duì) LK-99 進(jìn)行建模,但銅是否以有意義的濃度進(jìn)入該結(jié)構(gòu),仍值得懷疑?!?“這種帶不太可能支持強(qiáng)超流性,反而容易在低溫下產(chǎn)生鐵磁性(或平面外反鐵磁性)?!薄翱傊?,Pb9Cu(PO4)6(OH)2更有可能是磁體,而不是常溫常壓超導(dǎo)體?!?/p>



          關(guān)鍵詞: 超導(dǎo) 材料 LK99

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