中科院等發(fā)布「近室溫常壓」超導新論文，相關(guān)話題霸榜知乎

又雙叒導了？！

中科院、華科大、北科大、華南理工等機構(gòu)的“知乎導派”大佬們（網(wǎng)名“真可愛呆”、“洗芝溪”等）又聯(lián)合發(fā)布了最新研究成果。

消息一出，相關(guān)話題一度沖上知乎熱榜第一。

洗芝溪，即華南理工大學姚堯教授，省流版原話總結(jié)是醬嬸兒的：

合成了一個變種磷灰石與銅藍礦的共混物。其中，變種磷灰石成分顯示出近室溫超導電性，轉(zhuǎn)變溫度約在250-260K（-23.15℃ ~ -13.15℃），銅藍礦亦可能被誘導出另一個30K（?243.15°C）左右的低溫超導相。

除此之外，洗老師還強調(diào)，這種新樣品除其中的磷灰石結(jié)構(gòu)與去年韓國團隊報道的LK-99有類似之處以外，從合成工藝、原料、元素成分和配比、結(jié)構(gòu)等多方面都與LK-99不同。

基本可以認為是一個全新研究成果。

接下來，大伙兒一起看看論文主要內(nèi)容。

首先還是來看大家最關(guān)注的電阻曲線。

實驗中，研究人員合成了兩個并行的樣本，分別標記為S1和S2，它們之間唯一的區(qū)別是S2中的硫摻雜比例略高于S1。作為對比，還合成了一個無鉛樣本，標記為S3。

下圖是S1樣本的結(jié)構(gòu)和元素分布信息，從XRD分析可知，樣本是變種磷灰石和銅藍礦（硫化銅）的混合物。在摻硫過程中，原始磷灰石晶格大幅收縮扭曲，晶格常數(shù)降低，因此稱這種新化合物為“變種磷灰石”。

(b)中EPMA微觀定量結(jié)果顯示磷和氧逐漸被硫替代。(d)-(h)所示的EPMA WDS映射清楚地顯示了三種化合物：未摻雜的磷灰石（A）、摻硫的變種磷灰石（VA）和銅藍礦（C）。

S1樣本在八個溫度下的IV曲線如下圖所示，電輸運通過四探針技術(shù)在Aglient B2912A上測量，溫度由Oxford OptiStatDN控制。

盡管儀器有非常大的補償電阻導致初始電壓下降，但在電流-電壓（IV）曲線中出現(xiàn)的電壓平臺現(xiàn)象，即隨著施加電流的增加樣品上的電壓不變，可以安全地認為是來自量子輸運，即零電阻效應(yīng)。

超過所謂的臨界電流I_c后，電壓開始上升并迅速增加，然后轉(zhuǎn)變?yōu)檎＝饘贍顟B(tài)下的正常線性IV曲線，這表明從超導相到正常相的轉(zhuǎn)變。

從圖(b)–(g)可以看出，從140–240K（-133.15°C ~ -33.15°C）這一典型的超導IV曲線被清晰觀察到，臨界電流基本上隨溫度升高而減少，可以通過二次函數(shù)大致擬合。

基于目前的實驗，研究人員從結(jié)果估計，在240K（-33.15°C）以下的電阻率至少在10^?8 Ω·m的數(shù)量級甚至更小。作者認為，這表明樣本的電阻率至少與銅相當甚至更小，強烈暗示實現(xiàn)了零電阻效應(yīng)。

研究團隊使用MPMS-3 SQUID來檢測直流磁化率。

在25 Oe的零場冷卻（ZFC）測量下，磁化率-溫度（MT）曲線在260K（-13.15°C）以下顯示出顯著的抗磁性，而場冷（FC）曲線為順磁性。ZFC和FC之間的分叉出現(xiàn)在250-260K（-23.15°C ~ -13.15°C），這可以視為臨界溫度T_c。

S2樣本的MT曲線在ZFC下顯示相似特征，但FC磁化率也表現(xiàn)為抗磁性。這表明在變種磷灰石中增加硫的摻雜可以增強超導特性。

有趣的是，兩個樣本在低溫下沒有出現(xiàn)平臺狀線形，相反，隨著溫度的降低，磁化率迅速減小，因此無法觀察到邁納斯效應(yīng)（超導特征之一）。

由此，研究團隊回顧了S3樣本MT曲線，有兩個階段明顯：第一個是從130-230K（-143.15°C ~ -43.15°C），可以將其視為變種磷灰石的近室溫超導相；第二個是在30K（-243.15°C）以下，可以認為是主要由銅藍礦引起的的低溫超導相。

由于變種磷灰石和銅藍礦兩個相是相關(guān)的，研究人員懷疑銅藍礦的超導性是由變種磷灰石通過近鄰效應(yīng)誘導的。

圖(d)-(h)展示了不同溫度下的磁化率-磁場（MH）曲線。在250K和200K，為了更清晰地顯示超導遲滯回線，減去了線性抗磁背景。

研究團隊認為，本質(zhì)上，這種明顯的遲滯在其他材料中從未在這么高的溫度和常規(guī)條件下觀察到，可以合理地認為這是近室溫超導的主要特征。

同時也確定了低臨界和高臨界磁場（H_c1和H_c2），它們基本上隨溫度降低而增加。

其他細節(jié)方面，研究團隊采用了高壓水熱法來制備材料。

此前報告的所有樣品都是以燒結(jié)（韓國LK-99團隊的做法）磷灰石為原料合成的，但燒結(jié)過程無法保證純度。而在這項新研究中，研究團隊完全使用了高壓水熱方法來合成樣品，樣品質(zhì)地軟脆但更易提純。

原料包括硝酸銅、硝酸鉛、磷酸銨和硫化鉀。其中有兩個步驟，第一步是合成原料鉛磷灰石并共摻銅和硫，第二步進一步摻硫。最終過濾和干燥后，樣品應(yīng)該是純黑色，沒有可見的金屬光澤。

而這個黑色非常關(guān)鍵，也是復現(xiàn)難度大的原因。

作者們提到，樣品最終要呈現(xiàn)的黑色至關(guān)重要。

用洗老師的話說，真可愛呆把每一步都寫下來讓師弟幫忙合成，結(jié)果就是不行。樣品看著都是黑色，但每個都不同，“他們實驗室快變成視覺實驗室了”。

真可愛呆更是直言“合成第一步如果顏色不對，樣品可以扔了”。

真可愛呆還表示：

至于是不是超導，反正我們結(jié)合結(jié)果看我們認為是，不是的話，告訴我是啥行不？至于測錯了，請告訴我怎么錯的，我們改進一下再試試。

總結(jié)就是，把嚴謹兩個字拉滿。

網(wǎng)友吃瓜也很嚴謹，不少網(wǎng)友表示先別著急開香檳，發(fā)了正刊才有可能去驗證。

團隊這邊則表示樣品都開放提供，已經(jīng)送出去一些給同行了。

最后還有一個保留項目，洗老師給這種新型材料想了個名字“玄魄石”，玄既指黑色，也帶點玄學的色彩，魄石是硫代磷酸根POS的音譯。

可是呆總不同意取這個名（doge）。