华科大团队：不含杂质的LK-99晶体才是关键！中国科学院物理所「证伪」LK-99上热搜第一

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  新智元报道  

编辑：编辑部

【新智元导读】今天，华科大团队再次发表论文，表明做出不含杂质的LK-99晶体才是关键。昨天，LK-99室温超导性疑似被证伪。现在，压力再次给到了韩国团队这边。

连续多日的「室温超导」事件，还在不断有新的后续。

曾经让样品实现半悬浮的华科团队今日发文，表示要确定LK-99的真正潜力，需要得到不含杂质的高质量晶体，这才是关键所在。

而就在昨天，LK-99的室温超导性，疑似被中国科学院物理所证伪。

该话题现在已经登上知乎热门话题榜首

中国科学院物理所北京凝聚态物理国家研究中心在9号发文提出：LK-99的超导行为不是由铜离子取代铅离子后产生的微观结构形变产生的，而是由Cu2S在385K左右的一级结构相变引起的。

与此同时，来自普林斯顿Schoop Lab的研究也支持了北大团队的结果：即LK-99（Pb₉Cu(PO₄)₆(OH)₂）更有可能是磁体，而不是常温常压超导体。

如今话题的中心，已逐渐变成对LK-99超导性的质疑和否定。

所以，LK-99的室温超导梦碎了吗？

华科大最新研究：不含杂质的高质量晶体是关键

今天，B站上第一个复现LK-99样品抗磁性的「关山口男子技师」团队——常海欣教授、武浩、杨丽等再次发表论文，他们的结论是：要确定LK-99的真正潜力，不含杂质的高质量晶体非常重要。

虽然团队在LK-99样品中观察到了明显的电阻在387K处的跳变，但目前还无法确定电阻跳变的原因，而且测试的样品仍然呈现半导性，电阻也没有真正降为0.....

论文地址：https://arxiv.org/pdf/2308.05001.pdf

具体流程：

团队先对合成的LK-99样品进行了XDR检测，结果表明合成的样品与Sukbae Lee论文中的LK-99相似，但也检测到了Cu2S和Cu2O杂质的存在。

这一发现与中国科学院物理所的研究结果是相同的。

接着，团队将合成的LK-99样品（图a,b）进行抛光，从灰黑色的粗糙表面变成了银灰色的光亮表面（图c,d）。

然后从样品中打碎了一小块进行了电阻-温度（R-T）测试，图e显示了相应的R-T曲线。

可以看到，样品整体R-T曲线呈典型的半导体行为，还在387K附近出现了明显电阻跳变.

重复进行R-T测试，图f中依旧显示出了明显的电阻跳变。

面对电阻跳变的现象，团队有两种猜测：

第一种是材料中包含超导相的成分，且与半导体相成分形成了连接。

第二种是材料或杂质在这个温度下发生了一种未知的相变。

为了验证上述猜想，团队进行了不同磁场下的R-T测试，如下图。

如图a所示，随着外加磁场的增大，电阻的跳变温度保持不变，不同于典型超导体的磁场敏感性。

为了验证这种现象不是偶然出现的，团队对样品2进行了同样的操作，但结果如下图b，仍然显示电阻在380K和364K附近跳变，且跳变温度不随磁场或施加电流变化 。

最后，团队对样品1的热磁曲线（M-T、零场冷却和场冷却模式）进行了分析。

零场冷却（ZFC）曲线在约341K和354K处出现明显的负磁化率峰，表明发生了反磁性相变，具有明显的排斥外磁场的效应。

场冷却（FC）曲线与ZFC曲线基本重合，磁化率峰的位置和大小类似，说明该反磁性效应来自材料本身，而非磁场驱动的影响。

如图d所示，在341K和354K附近可以观察到明显的反磁转变。

这个反磁转变点的温度小于电阻跳变温度，与室温超导体的特性不同。

最后，研究人员表示导致这种结果出现的原因，很可能是因为研究得到的LK-99样品是一个混合相。

其中，半导体相占主导地位，因此总体表现出了典型的半导体特性。而为了鉴定出 的本质特性，需要高纯度的单晶样品，同时也要注意杂质在实验过程中带来的影响。

中国科学院物理所：是结构相变导致

昨天，中国科学院物理所发在arXiv上的论文引起了全网热议。

论文地址：https://arxiv.org/abs/2308.04353

在复现LK-99的研究过程中，物理所发现了LK-99样品中含有一定量的Cu2S杂质。

而LK-99的超导性很可能就是由它引起的。

因为Cu2S会在约385K附近会发生结构相变(从高温的β相变为低温的γ相)。

团队将他们对样品所做的XDR测试结果放在了论文中，如下图。

XDR图谱包括Cu2S和含有两种不同Cu2S含量LK-99的混合物。

为了研究Cu2S的这一相变是否导致了LK-99样品中的「超导性」行为，团队测试了纯Cu2S和LK-99与Cu2S混合物的电阻率和磁化率。

可以看到图2中，Cu2S的电阻率在385K附近迅速下降了3-4个数量级，非常类似Lee等人报道的LK-99材料的转变行为。

图3显示了不同Cu2S含量混合物的电阻率测量结果。尽管混合物的电阻率测量也观察到类似的突变，但没有达到零电阻。

图4显示了混合物的磁化率随温度的变化,存在明显的热释迹，意味着这是一个一级相变。

综上所述，中国科学院物理所认为Lee等人报道的LK-99材料中的「超导性」行为很可能起源于Cu2S杂质的一级结构相变，而不是LK-99本身的超导转变。

同时，昨天普林斯顿Schoop Lab的团队也发文称：LK-99更可能是磁体，而不是常温常压超导体。

这个结论和中国科学院物理所团队一致。

论文地址：https://drive.google.com/file/d/1ekD2KVV_SUid2wH__o1ODS3hTl1GUFb5/view?pli=1

韩国的进展

这热热闹闹的全世界对LK-99追捧、质疑的复现热潮对韩国本土的影响好像不那么大......

但其实早在8号的时候，拿到了原始样品的韩国能源工程学院就完成了对LK-99的微晶结构的验证。

结果与论文一致，代表这篇论文的可靠性得到了证实。

据报道，量子能源研究所制造的样品在纯度、均匀性和再现性方面获得了能源学院研究人员的及格评级。这意味着材料合成已经达到了稳定的轨道。

但对于国外研究人员已成功制备出但特性和内部结构有很大差异的LK-99样品，研究人员解释称：

这是陶瓷化合物的特性导致的。因为制造陶瓷化合物的过程与烧制陶器相似，即使使用相同的材料，结果也会因制造者的不同而有所差异。

他还表示，量子能源研究所有论文中未包含的专有技术。量子能源研究所六年前就开发出了这种材料，但副产物很多，所以纯度和重现性都较低，但六年时间里提升了水平。

网友讨论

所以，韩国团队的「室温超导」大戏要落幕了吗？

知友「王清扬」给中国科学院物理所论文做了一个简单的总结：LK-99的类超导行为，很可能是源于硫化亚铜的一阶结构相变引起的电阻率骤降。

来源：王清扬

知友「疯狂绅士」认为，中国科学院这篇论文和韩国团队的成果非常接近。差不多复现了韩国论文中在400k的电阻跳变。

是最关键的成分。

而且中国科学院的论文中测了两次电阻，温度从高到低到温度从低到高都测了，非常专业。

而对于常温下的高抗磁性，现在大家都只有猜测，没有统一的说法。韩国人的一维超导链是一个合理的解释。

来源：疯狂绅士

知友「Mile Christ」认为，物理所的论文基本上和解决了电阻跳变来源的问题，非常有说服力，但是还有一个遗留问题在于，如何解释常温的高抗磁性。

而且他咨询了论文的一位作者，说样品的结构实际上很不清楚，尤其是不知道dope了多少铜。第一性原理计算用的是假设的结构，发现铁磁比顺磁态能量低，跟反铁磁能量差不多，而且不加phonon的情况下没有发现超导。

来源：Mile Christ

还有一位知友认为：中国科学院这篇论文已经很好地打脸了韩国团队的论文，认为韩国团队的原论文对于电阻测试的等数据有选择性呈现，是科研诚信的问题，现在把球踢到了韩国人那边，看他们怎么应对。

来源：知乎用户

参考资料：

https://arxiv.org/pdf/2308.05001.pdf

https://www.zhihu.com/question/616368545

https://www.dt.co.kr/contents.html?article_no=2023080802109931650002