室溫超導(dǎo)“反轉(zhuǎn)”又起！東南大學(xué)觀測 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(tuán)隊(duì)在 ArXiv 平臺(tái)上發(fā)布兩篇論文，聲稱發(fā)現(xiàn)了世界首個(gè)常壓室溫超導(dǎo)體 “LK-99” 后，整個(gè)科技領(lǐng)域都沸騰了。

全球范圍內(nèi)掀起了一股復(fù)現(xiàn)「室溫常壓超導(dǎo)體」的熱潮，更有多個(gè)實(shí)驗(yàn)室已公開復(fù)現(xiàn)進(jìn)度與成果：

? 8 月 1 號(hào)，美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（LBNL）用大型計(jì)算機(jī)對(duì) LK-99 進(jìn)行了模擬計(jì)算，表明從理論上來說，該材料結(jié)構(gòu)想要實(shí)現(xiàn)常溫超導(dǎo)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(yàn)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(yàn)證了邁斯納效應(yīng)，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)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(fù)現(xiàn)韓國室溫超導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：無零電阻特性。該大學(xué)物理工程學(xué)院教授劉曉兵表示，其團(tuán)隊(duì)利用四引線法對(duì)此前合成的抗磁樣品進(jìn)行了初步的電阻測試，測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)該樣品在常溫到 50K（-223.16℃）低溫范圍內(nèi)仍存在大的電阻值，測試過程中并沒有出現(xiàn)電阻大幅度驟降或者零電阻，與“室溫超導(dǎo)”的零電阻特性相差甚遠(yuǎn)。

不曾想，曲阜師范大學(xué)聲稱 LK-99 “無零電阻特性”還不到幾個(gè)小時(shí)，東南大學(xué)就給出了一個(gè)截然相反的觀測結(jié)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(tuán)隊(duì)在 110K（-163°C）溫度以下的常壓條件下，成功觀測到了 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，并被轉(zhuǎn)發(fā)至推特、HN 等各大國外平臺(tái)，又一次掀起了全球網(wǎng)友的討論熱潮。

01  樣品純度更高

在視頻開頭，孫悅教授就強(qiáng)調(diào)了一件至關(guān)重要的事實(shí)：“我們并沒有證實(shí)、也沒有發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)?！?/span>

對(duì)于團(tuán)隊(duì)在 110K 以下成功觀測到零電阻這件事，孫悅認(rèn)為，這可能是 LK-99 “存在超導(dǎo)性的一個(gè)重要證據(jù)”?；谶@個(gè)觀測結(jié)果，孫悅團(tuán)隊(duì)已將其寫成文章，并發(fā)布到了 ArXiv 平臺(tái)上（論文地址：https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2308/2308.01192.pdf）。

從論文作者署名來看，這項(xiàng)工作主要由侯強(qiáng)、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。

在正式觀測 LK-99 之前，該團(tuán)隊(duì)對(duì)兩種前驅(qū)物（Cu3P 和 Pb2(SO4)O）進(jìn)行了 X 射線衍射。為了研究前驅(qū)體比例對(duì)最終產(chǎn)物的影響，團(tuán)隊(duì)制備了四種樣品并也對(duì)其進(jìn)行 X 射線衍射。

為驗(yàn)證 LK-99 的成功合成，團(tuán)隊(duì)將四個(gè)樣品的 X 射線衍射與韓國團(tuán)隊(duì)在論文中給出的 LK-99 X 射線進(jìn)行了對(duì)比，其中樣品 S1 的 X 射線與其高度吻合。孫悅教授表示，其團(tuán)隊(duì)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  觀測到樣品的零電阻現(xiàn)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(guī)則的形狀，也為了節(jié)省時(shí)間，團(tuán)隊(duì)直接就著不規(guī)則形狀的樣品進(jìn)行電阻測試。

根據(jù)孫悅教授的說法，他們從 300K（26.85℃）開始往低溫測樣品電阻，并且與曲阜師范大學(xué)團(tuán)隊(duì)一樣采用的是四引線法，通的電流為 1mA，結(jié)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(dǎo)體行為，然后隨著溫度降低而降低。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(duì)于零電阻的說法，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，這就說明電壓值在 10^-8 或 10^-9 伏特，這已經(jīng)是測量儀器的極限，所以團(tuán)隊(duì)認(rèn)為他們“觀測到了零電阻”。

不過孫悅教授也提到，樣品在 250K 左右出現(xiàn)了一個(gè)“很奇怪的電阻率下降”現(xiàn)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(tuán)隊(duì)還加了磁場對(duì)樣品的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變進(jìn)行了測量，結(jié)果顯示樣品在磁場下的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變比較穩(wěn)定，但也有一些比較“奇怪”的現(xiàn)象：“我們可以看到在低場的時(shí)候，隨著磁場增加，樣品的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變區(qū)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了一點(diǎn)，我們并不知道它的原因?！?/span>

03  “這并不是室溫超導(dǎo)的證據(jù)”

在 B 站視頻中，孫悅教授還補(bǔ)充了一些實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)：實(shí)際上，其團(tuán)隊(duì)在 8 月 1 號(hào)下午就觀測到了類似于超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的電阻陡降行為，但當(dāng)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測到了零電阻，其他樣品大多產(chǎn)生的是半導(dǎo)體行為”。

對(duì)于這塊觀測到零電阻的樣品，團(tuán)隊(duì)對(duì)其做了邁斯納效應(yīng)測試，即完全抗磁性測量，結(jié)果并未在該樣品上觀測到完全抗磁性。對(duì)此，團(tuán)隊(duì)猜測：如果零電阻現(xiàn)象是超導(dǎo)造成的話，那么沒有完全抗磁性可能是因?yàn)樵摌悠返某瑢?dǎo)成分還比較低。

正如孫悅教授在視頻開頭所說，其團(tuán)隊(duì)在 LK-99 材料下觀測到 110K 以下的零電阻，“這并不是室溫超導(dǎo)的證據(jù)”，畢竟 110K 是 -163°C，遠(yuǎn)不到“室溫”的水平。包括在論文中，該團(tuán)隊(duì)也只是說：“我們的發(fā)現(xiàn)表明，Pb10-xCux(PO4)6O 有可能成為高溫超導(dǎo)體的候選材料?！?/span>

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

04  積極支持 & 質(zhì)疑否定

對(duì)于東南大學(xué)超導(dǎo)團(tuán)隊(duì)“首測 LK-99 零電阻成功”的結(jié)果，科技領(lǐng)域?qū)ζ涞目捶òH不一，在各方觀點(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(rèn)為：“110K 不可能是最終落點(diǎn)。后續(xù)通過調(diào)整合成工藝，大幅提升轉(zhuǎn)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(jié)果”。

北京科技大學(xué)“陳博微博”認(rèn)為：“110K 零電阻實(shí)驗(yàn)結(jié)果，至少有一個(gè)新的證據(jù)，證明這個(gè)體系是高溫超導(dǎo)，至少是高溫超導(dǎo)”，“110K 零電阻被首次看到，至少說明并不是只有氫化物才能高溫，不是只有高壓才超導(dǎo)，真正的意義是，并不是只有高聲子頻率起決定性作用。”

質(zhì)疑否定派：

京都大學(xué)固體量子物性研究實(shí)驗(yàn)室，對(duì)東南大學(xué)得出的 110K 零電阻的結(jié)論進(jìn)行了分析，認(rèn)為其 110K 零電阻的數(shù)據(jù)存在問題。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(rèn)同：“東南大學(xué)可能誤畫了他們的數(shù)字。從線性比例上看，似乎沒有過渡，這非常令人失望?！?/span>

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