“神奇”材料LK-99的第一批重復(fù)實驗結(jié)果陸續(xù)公布。
這是一種被韓國科研團(tuán)隊等人員宣稱具有室溫超導(dǎo)性能的銅摻雜鉛磷灰石材料。
在LK-99的兩篇論文于7月22日上午首次在預(yù)印本網(wǎng)站公開約一周后,目前至少又有三篇與LK-99相關(guān)的新論文在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv上公開。
(資料圖)
其中兩篇來自中國,分別由來自北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院和中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心的科研人員完成;另一篇來自美國,由美國勞倫斯伯克利國家實驗室研究員西尼德·M·格里芬(Sinéad M. Griffin)完成。
LK-99的理論模型正確,但難制備出成功的樣品,尚未被成功復(fù)現(xiàn)?
8月1日,前述研究LK-99的一篇論文的通訊作者、中國科學(xué)院金屬研究所孫巖研究員和劉培濤研究員告訴澎湃科技,他們主要進(jìn)行了理論計算,從計算結(jié)果來看,LK-99有室溫超導(dǎo)的可能性;從能帶的角度,給出了一些解釋,“但是不confirm(但這不是證實)”。
孫巖同時表示,“理論和實驗還是有g(shù)ap(區(qū)隔)的”,“這沒法預(yù)測,只能說,它有(室溫超導(dǎo))這種幾率”,但LK-99到底能不能在室溫常壓條件下真正地進(jìn)入超導(dǎo)態(tài),還需要在實際的實驗中進(jìn)行檢驗。
前述論文中,西尼德·M·格里芬表示,通過密度泛函理論計算,發(fā)現(xiàn)LK-99模型存在超導(dǎo)體家族中高轉(zhuǎn)變溫度的共同特征。
而北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院研究團(tuán)隊對合成的LK-99檢測發(fā)現(xiàn),它的室溫電阻不為零,也沒有觀察到它發(fā)生磁懸浮。該論文稱,上述材料表現(xiàn)出的表現(xiàn)出特征類似半導(dǎo)體,而非超導(dǎo)體。
除了上述論文,還有網(wǎng)友公開實驗數(shù)據(jù)和視頻稱,重復(fù)實驗中合成的LK-99表現(xiàn)出一定的抗磁性,但未觀察到超導(dǎo)現(xiàn)象或超導(dǎo)磁懸浮現(xiàn)象。
北航論文:未發(fā)現(xiàn)LK-99具有超導(dǎo)性
據(jù)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(tuán)隊在預(yù)印本網(wǎng)站上陸續(xù)提交兩篇類似的論文,宣稱一種命名為LK-99的銅摻雜鉛磷灰石材料擁有“室溫+常壓”超導(dǎo)能力,系全世界首款室溫常壓超導(dǎo)材料。但其目前公布的實驗數(shù)據(jù)被認(rèn)為不足以證明LK-99系超導(dǎo)體,因而受到質(zhì)疑。隨后,國際上多個研究團(tuán)隊嘗試合成LK-99,以驗證其實驗結(jié)果。
7月31日16時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)隊在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv上提交了標(biāo)題為《由Pb2SO5和Cu3P燒結(jié)而成的Pb10-xCux(PO4)6O中的半導(dǎo)體傳輸》(Semiconducting transport in Pb10-xCux(PO4)6O sintered from Pb2SO5 and Cu3P )的論文。該論文稱,他們根據(jù)韓國團(tuán)隊公布的方法合成了LK-99,但沒有發(fā)現(xiàn)其具有超導(dǎo)性。
該論文的另一位通訊作者是Peixin Qin。
該論文稱,盡管他們合成的LK-99與韓國團(tuán)隊先前報道的LK-99的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)一致,但他們沒有檢測到其超導(dǎo)性,相反,反而發(fā)現(xiàn)了類似半導(dǎo)體的特性;該材料在室溫下的電阻率約為1.94×10^4Ω/cm。
此外,研究團(tuán)隊在論文中指出,當(dāng)他們把壓制的前述LK-99顆粒在室溫下置于磁體頂部時,沒有發(fā)現(xiàn)排斥現(xiàn)象,也沒有觀察到磁懸浮現(xiàn)象。“這些結(jié)果表明,聲稱改性的鉛磷灰石中存在室溫超導(dǎo)體的說法可能需要更仔細(xì)地重新審查,特別是在電傳輸特性方面?!?/p>
中國科學(xué)院金屬研究所論文:銅的摻雜致絕緣體向金屬轉(zhuǎn)變
7月29日18時04分,中國科學(xué)院金屬研究所研究員劉培濤在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv上提交了標(biāo)題為《關(guān)于 Pb10-xCux(PO4)6O (x=0, 1) 電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究》(First-principles study on the electronic structure of Pb10xCux(PO4)6O (x=0, 1) )的論文。
該論文稱,為了闡明銅的摻雜效應(yīng),研究團(tuán)隊使用第一性原理計算研究了LK-99及其母體化合物的電子結(jié)構(gòu),“我們的結(jié)果表明,母體化合物Pb10(PO4)6O是絕緣體,而銅的摻雜會引起絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變,從而引起體積收縮?!薄癓K-99在費米能級附近的能帶結(jié)構(gòu)具有半填充平坦帶和全占據(jù)平坦帶的特征。這兩個平坦帶既來自1/4占據(jù)的氧原子的2p軌道,也來自Cu的3d軌道與其最近相鄰氧原子的2p軌道的雜化?!?/p>
值得注意的是,研究團(tuán)隊在上述兩個平坦帶上觀察到四個范霍夫奇點,“這表明在低溫下電子對結(jié)構(gòu)畸變的不穩(wěn)定性?!?/p>
研究人員發(fā)現(xiàn),在考慮的摻雜元素中,與銀相比,金表現(xiàn)出與銅更相似的摻雜效應(yīng)?!拔覀兊墓ぷ鳛槲磥硌芯縇K-99獨特電子結(jié)構(gòu)在超導(dǎo)電性中的作用打下基礎(chǔ)。”
美國勞倫斯伯克利國家實驗室論文:理論上有超導(dǎo)高轉(zhuǎn)變溫度的特征
7月31日17時58分,美國勞倫斯伯克利國家實驗室(LBNL)研究員西尼德·M·格里芬在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv提交了標(biāo)題為《銅摻雜的鉛磷灰石中相關(guān)孤立扁平帶的起源》(Origin of correlated isolated flat bands in copper-substituted lead phosphate apatite)論文。
西尼德·M·格里芬在論文中表示,最近一份關(guān)于LK-99在常壓下的室溫超導(dǎo)性的報告激發(fā)了人們對何種材料和何種機(jī)制可實現(xiàn)高溫超導(dǎo)性的興趣。她對銅摻雜的鉛磷灰石材料LK-99進(jìn)行了密度泛函理論計算,確定了其在費米級上相關(guān)的孤立平帶,“這是已建立的超導(dǎo)體家族中高轉(zhuǎn)變溫度的共同特征?!?/p>
(a) 鉛磷灰石結(jié)構(gòu)。(b) 銅取代結(jié)構(gòu)。來自美國勞倫斯伯克利國家實驗室(LBNL)研究員西尼德·M·格里芬的最新預(yù)印本論文。
她認(rèn)為,這些孤立帶起源自銅離子引起的結(jié)構(gòu)畸變和鉛孤對子的手性電荷密度波?!斑@些結(jié)果表明,一個最小的雙帶模型可以涵蓋該系統(tǒng)中的大部分低能物理。”
也就是說,她認(rèn)為,計算結(jié)果顯示,LK-99可能存在超導(dǎo)性能。該論文稱,如果銅離子取代鉛離子的位置合適,相關(guān)化合物可以顯示出高溫超導(dǎo)體的許多關(guān)鍵特征。但在獲得大塊超導(dǎo)樣品時,銅離子完成上述取代,存在挑戰(zhàn)性?!氨M管如此,鑒于這些誘人的理論特征和有一定可能性的高溫超導(dǎo)性的實驗報告,我希望這一類新材料的發(fā)現(xiàn),能夠推動對摻雜磷灰石礦物的進(jìn)一步研究?!?/p>
(文章來源:澎湃新聞)
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