畫(huà)句號？中科院發(fā)現“室溫超導材料”假象根源，已發(fā)預印本論文

“我們的工作指出了把LK-99錯認成超導體的原因?！敝袊茖W(xué)院物理研究所研究員、博士生導師雒（luò）建林告訴澎湃科技。

一篇來(lái)自中國科學(xué)院研究團隊的最新發(fā)表在arXiv網(wǎng)站的預印本論文可能為“LK-99是室溫超導體”畫(huà)上了句號。

近日，因為L(cháng)K-99材料被韓國研究團隊宣稱(chēng)能夠室溫超導，研究LK-99的預印本論文“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)站的一篇預印本論文不僅表示LK-99能室溫超導是假象，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)量子材料科學(xué)中心、美國普林斯頓大學(xué)等機構的科研團隊也分別提交預印本論文稱(chēng)，雖然觀(guān)察到其“燒制”的LK-99樣品均未表現出超導性，更像磁體，而非室溫超導體。

8月9日，前述論文的通訊作者之一、中國科學(xué)院物理研究所研究員、博士生導師雒（luò）建林告訴澎湃科技，“我們的工作指出了把LK-99錯認成超導體的原因?！薄皩?shí)驗結果表明（LK-99能常壓室溫超導）是假象，來(lái)源于硫化亞銅?！薄癓K-99不超導! 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，目前已對外發(fā)布。

中國科學(xué)院物理研究所團隊：LK-99像超導，但實(shí)際不是，硫化亞銅導致假象

硫化亞銅是“燒制”LK-99的原材料之一。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，分別測量其電阻、抗磁性等參數，并與純硫化亞銅的相應參數進(jìn)行對比。其中，樣品1（S1）的反映硫化亞銅含量的“強度比”參數約是5%，樣品2（S2）的這一參數約是70%。

實(shí)驗結果顯示，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(zhù)溫度的降低而增加，表現出類(lèi)似半導體的特征。

臨界溫度下的零電阻和完全抗磁性，是超導體的兩個(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”的結構相變。在相變點(diǎn)附近，其電阻下降3個(gè)多量級。這看起來(lái)像“超導”相變，但實(shí)際不是。目前的實(shí)驗證據表明，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)現超導。

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

據澎湃新聞此前報道，7月22日上午，韓國量子能源研究中心公司相關(guān)研究團隊在預印本網(wǎng)站arXiv上先后提交兩篇類(lèi)似的論文，宣稱(chēng)一種命名為L(cháng)K-99的銅摻雜鉛磷灰石材料擁有“室溫+常壓”超導能力。隨后，國際上多個(gè)研究團隊開(kāi)始重復實(shí)驗，嘗試合成LK-99，以復現韓國團隊的實(shí)驗結果。相關(guān)消息對全球股市也產(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)院劉知琪教授團隊在預印本網(wǎng)站arXiv上提交論文。該論文稱(chēng)，其合成的LK-99樣品的室溫電阻不為零，也沒(méi)有觀(guān)察到它存在磁懸浮現象；該材料類(lèi)似半導體，而非超導體。

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

北京航空航天大學(xué)科研團隊提交預印論文稱(chēng)，沒(méi)有在重復實(shí)驗中觀(guān)察到磁懸浮現象。

北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心團隊：觀(guān)察到LK-99樣品“半懸浮”，但不具超導性

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

該論文稱(chēng)，環(huán)境條件下的磁半懸浮被認為是一種“壯觀(guān)且容易獲得”的現象，因此一直是LK-99材料驗證實(shí)驗嘗試的重點(diǎn)。北京大學(xué)研究團隊雖然在一些片狀的小碎片樣品中成功地觀(guān)測到了“磁半懸浮”現象，但經(jīng)測量，其樣品中不存在邁斯納效應或零電阻，因此不具有超導性。實(shí)驗結果表明，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）科研團隊合成的LK-99樣品。

研究團隊認為，軟鐵磁足以解釋其樣品在強垂直磁場(chǎng)中的半懸浮現象。該論文稱(chēng)，“最近的計算顯示，Pb10-xCux(PO4)6O中存在平帶狀電子結構，這可能會(huì )導致自發(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)團隊：樣品可大角度“半懸浮”，但未測電阻

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驗證實(shí)驗視頻而引起轟動(dòng)的華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院常海欣教授團隊在預印本網(wǎng)站arXiv提交論文，公開(kāi)了他們的實(shí)驗進(jìn)展。該論文的標題是《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)院常海欣教授團隊合成LK-99的實(shí)驗步驟和最終樣品。

該論文稱(chēng)，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果表明了結晶度和適當的銅摻雜的重要性，表明了這種磷酸鹽氧化物中銅氧誘導帶變化的基本潛在超導機制。我們期待更多一致的測試，如室溫下的電學(xué)測試，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)在國內網(wǎng)站嗶哩嗶哩（B站）上關(guān)于LK-99材料重復實(shí)驗的視頻，在國內外社交媒體上大火。相關(guān)視頻被列為前述論文的補充材料。

相關(guān)視頻的簡(jiǎn)介寫(xiě)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下，成功首次驗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)現真正意義的無(wú)接觸超導磁懸浮?！?/p>

相關(guān)視頻的發(fā)布者稱(chēng)，尚未測量相關(guān)樣品的電阻。因為測電阻需要微納加工，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?。

美國普林斯頓大學(xué)等機構聯(lián)合團隊：LK-99樣品透明，排除超導

8月9日，美國普林斯頓大學(xué)一篇預印本論文未發(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)中心科研團隊的實(shí)驗結果和結論。

透明的LK-99樣品。

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

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

該論文稱(chēng)，在最近的一系列報道中，摻雜磷灰石鉛（LK-99）被認為是一種候選的常溫常壓超導體。然而，從實(shí)驗和理論角度來(lái)看，這些說(shuō)法在很大程度上都沒(méi)有得到證實(shí)。為此，研究團隊合成了LK-99樣品，但分析結果表明，其樣品沒(méi)有表現出高溫超導性。

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

研究人員計算發(fā)現，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構的聲子光譜顯示出許多不穩定的聲子模式?！薄氨M管最初曾試圖以這種方式對 LK-99 進(jìn)行建模，但銅是否以有意義的濃度進(jìn)入該結構，仍值得懷疑?！?“這種帶不太可能支持強超流性，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體?！?/p>