室溫超導“反轉”又起！東南大學(xué)觀(guān)測 LK-99 零電阻成功，但非室溫、不抗磁

自上周韓國量子能源研究中心研究團隊在 ArXiv 平臺上發(fā)布兩篇論文，聲稱(chēng)發(fā)現了世界首個(gè)常壓室溫超導體 “LK-99” 后，整個(gè)科技領(lǐng)域都沸騰了。

全球范圍內掀起了一股復現「室溫常壓超導體」的熱潮，更有多個(gè)實(shí)驗室已公開(kāi)復現進(jìn)度與成果：

? 8 月 1 號，美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室（LBNL）用大型計算機對 LK-99 進(jìn)行了模擬計算，表明從理論上來(lái)說(shuō)，該材料結構想要實(shí)現常溫超導是完全可行的，但合成難度非常大。

? 同一天，中國華中科技大學(xué)材料學(xué)院成功首次驗證合成了可以磁懸浮的 LK-99 晶體，但由于樣品尺寸較?。▋H幾十微米），目前只驗證了邁斯納效應，團隊將繼續制作新樣品以測量電阻。

? 8 月 2 日晚上，曲阜師范大學(xué)也公布了復現韓國室溫超導體實(shí)驗的結果：無(wú)零電阻特性。該大學(xué)物理工程學(xué)院教授劉曉兵表示，其團隊利用四引線(xiàn)法對此前合成的抗磁樣品進(jìn)行了初步的電阻測試，測試結果發(fā)現該樣品在常溫到 50K（-223.16℃）低溫范圍內仍存在大的電阻值，測試過(guò)程中并沒(méi)有出現電阻大幅度驟降或者零電阻，與“室溫超導”的零電阻特性相差甚遠。

不曾想，曲阜師范大學(xué)聲稱(chēng) LK-99 “無(wú)零電阻特性”還不到幾個(gè)小時(shí)，東南大學(xué)就給出了一個(gè)截然相反的觀(guān)測結果：

8 月 3 日凌晨 1 點(diǎn) 12 分，東南大學(xué)物理學(xué)院孫悅教授在 B 站發(fā)布視頻，表明其團隊在 110K（-163°C）溫度以下的常壓條件下，成功觀(guān)測到了 LK-99 零電阻。

截至發(fā)稿，這則視頻在 B 站的播放量已突破 200 萬(wàn)，并被轉發(fā)至推特、HN 等各大國外平臺，又一次掀起了全球網(wǎng)友的討論熱潮。

01  樣品純度更高

在視頻開(kāi)頭，孫悅教授就強調了一件至關(guān)重要的事實(shí)：“我們并沒(méi)有證實(shí)、也沒(méi)有發(fā)現室溫超導?！?/span>

對于團隊在 110K 以下成功觀(guān)測到零電阻這件事，孫悅認為，這可能是 LK-99 “存在超導性的一個(gè)重要證據”?；谶@個(gè)觀(guān)測結果，孫悅團隊已將其寫(xiě)成文章，并發(fā)布到了 ArXiv 平臺上（論文地址：https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2308/2308.01192.pdf）。

從論文作者署名來(lái)看，這項工作主要由侯強、魏偉、周鑫這三名學(xué)生，以及孫悅教授和施智祥教授共同完成。

在正式觀(guān)測 LK-99 之前，該團隊對兩種前驅物（Cu3P 和 Pb2(SO4)O）進(jìn)行了 X 射線(xiàn)衍射。為了研究前驅體比例對最終產(chǎn)物的影響，團隊制備了四種樣品并也對其進(jìn)行 X 射線(xiàn)衍射。

為驗證 LK-99 的成功合成，團隊將四個(gè)樣品的 X 射線(xiàn)衍射與韓國團隊在論文中給出的 LK-99 X 射線(xiàn)進(jìn)行了對比，其中樣品 S1 的 X 射線(xiàn)與其高度吻合。孫悅教授表示，其團隊合成的樣品純度還更高：樣品 Cu2S 的峰很小，比韓國樣品“還要更加純凈一點(diǎn)”。

02  觀(guān)測到樣品的零電阻現象

得到成功合成的樣品后，由于其本身材質(zhì)較脆，很難把它弄成一個(gè)規則的形狀，也為了節省時(shí)間，團隊直接就著(zhù)不規則形狀的樣品進(jìn)行電阻測試。

根據孫悅教授的說(shuō)法，他們從 300K（26.85℃）開(kāi)始往低溫測樣品電阻，并且與曲阜師范大學(xué)團隊一樣采用的是四引線(xiàn)法，通的電流為 1mA，結果顯示：“我們可以看到在 1mA 的電流下，樣品電阻率在高溫下有一點(diǎn)半導體行為，然后隨著(zhù)溫度降低而降低。最關(guān)鍵是我們在 110K 時(shí)，可以看到它的電阻基本上降到了 0?！?/span>

對于零電阻的說(shuō)法，孫悅教授解釋道：在 110K 時(shí)，樣品的電阻大概在 10^-5到 10^-6 歐姆，通的電流又是 1mA，這就說(shuō)明電壓值在 10^-8 或 10^-9 伏特，這已經(jīng)是測量?jì)x器的極限，所以團隊認為他們“觀(guān)測到了零電阻”。

不過(guò)孫悅教授也提到，樣品在 250K 左右出現了一個(gè)“很奇怪的電阻率下降”現象，具體原因尚未明確，孫悅教授猜測有可能是“電極做的不是很干凈”。

此外，團隊還加了磁場(chǎng)對樣品的超導轉變進(jìn)行了測量，結果顯示樣品在磁場(chǎng)下的超導轉變比較穩定，但也有一些比較“奇怪”的現象：“我們可以看到在低場(chǎng)的時(shí)候，隨著(zhù)磁場(chǎng)增加，樣品的超導轉變區域跟往低溫去走。但在 9 特斯拉和 7 特斯拉時(shí)，不知道為什么又回來(lái)了一點(diǎn)，我們并不知道它的原因?！?/span>

03  “這并不是室溫超導的證據”

在 B 站視頻中，孫悅教授還補充了一些實(shí)驗細節：實(shí)際上，其團隊在 8 月 1 號下午就觀(guān)測到了類(lèi)似于超導轉變的電阻陡降行為，但當時(shí)電阻還不到 0，于是他們又加緊挑選樣品，最后共測試了 6 片樣品，但“只在其中一片樣品中觀(guān)測到了零電阻，其他樣品大多產(chǎn)生的是半導體行為”。

對于這塊觀(guān)測到零電阻的樣品，團隊對其做了邁斯納效應測試，即完全抗磁性測量，結果并未在該樣品上觀(guān)測到完全抗磁性。對此，團隊猜測：如果零電阻現象是超導造成的話(huà)，那么沒(méi)有完全抗磁性可能是因為該樣品的超導成分還比較低。

正如孫悅教授在視頻開(kāi)頭所說(shuō)，其團隊在 LK-99 材料下觀(guān)測到 110K 以下的零電阻，“這并不是室溫超導的證據”，畢竟 110K 是 -163°C，遠不到“室溫”的水平。包括在論文中，該團隊也只是說(shuō)：“我們的發(fā)現表明，Pb10-xCux(PO4)6O 有可能成為高溫超導體的候選材料?！?/span>

不過(guò)在視頻最后，孫悅教授仍積極表示：“LK-99 是否有室溫超導，我們還有待進(jìn)一步的探索和測量，我們團隊還會(huì )繼續在這方面努力，希望有更好的結果向大家匯報?！?/span>

04  積極支持 & 質(zhì)疑否定

對于東南大學(xué)超導團隊“首測 LK-99 零電阻成功”的結果，科技領(lǐng)域對其的看法褒貶不一，在各方觀(guān)點(diǎn)的碰撞下，大致分為了兩種：積極支持 & 質(zhì)疑否定。

積極支持派：

華南理工大學(xué)“洗芝溪”認為：“110K 不可能是最終落點(diǎn)。后續通過(guò)調整合成工藝，大幅提升轉變溫度是完全可能的”，“不管怎樣，這已經(jīng)是非常非常振奮人心的結果”。

北京科技大學(xué)“陳博微博”認為：“110K 零電阻實(shí)驗結果，至少有一個(gè)新的證據，證明這個(gè)體系是高溫超導，至少是高溫超導”，“110K 零電阻被首次看到，至少說(shuō)明并不是只有氫化物才能高溫，不是只有高壓才超導，真正的意義是，并不是只有高聲子頻率起決定性作用?！?/span>

質(zhì)疑否定派：

京都大學(xué)固體量子物性研究實(shí)驗室，對東南大學(xué)得出的 110K 零電阻的結論進(jìn)行了分析，認為其 110K 零電阻的數據存在問(wèn)題。該分析還得到了美國馬里蘭大學(xué)凝聚態(tài)物質(zhì)理論中心（CMTC）的認同：“東南大學(xué)可能誤畫(huà)了他們的數字。從線(xiàn)性比例上看，似乎沒(méi)有過(guò)渡，這非常令人失望?！?/span>

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