韩国 LK-99 材料讨论从沸沸扬扬到逐渐沉寂已四个月,越来越多复刻实验表明 LK-99 并非室温超导材料,最近中国科学院物理研究所团队更提供 LK99 非超导确凿证据,强力反驳韩国团队的超导主张。
今年稍早,韩国科学家 Sukbae Lee、Ji-Hoon Kim、Young-Wan Kwon 发表未经同行评审论文,宣布以简单设备成功制造室温超导材料,命名为 LK-99。
由于室温超导体对电力传输、强力磁场、资讯等都有巨大应用前景,可能引发能源领域重大变革甚至新工业革命,因此 LK-99 不仅备受科学界关注,也吸引许多非专业人士讨论,社群媒体纷纷传报。
无数科学研究团队或业余爱好者都迅速跟进复制,却没有一个团队得出同样超导性直接证据,即观测到完全抗磁性(迈斯纳效应)和零电阻行为。最令人费解的是,什么原因导致 LK-99 电阻率急剧下降?以及这现象为什么只有少数样品发生?
中国科学院物理研究所团队仔细分析韩国团队论文,发现制备方法导致 LK -99 有大量 Cu₂S 杂质,直接写下 LK99 非超导确凿证据。
与超导行为完全不同
研究员表示,Cu₂S 在温度 400K 附近会发生结构相变,从高温六角相变为低温单斜相,Cu₂S 的电导及热膨胀系数在相变温度发生明显变化,因此猜测 LK-99 的超导电阻陡变行为可能是杂质 Cu₂S 所致。
进一步测量纯 Cu₂S 后发现,材料在 400K 附近电阻率变化三至四个数量级,与 LK-99 所谓超导行为相似,但这种结构相变为一级相变,于升降温测量时能会有迟滞行为,与二级相变的超导转变完全不同。
为了重复韩国团队实验,中国团队制作含不同 Cu₂S 杂质的 LK-99 样品:样品 S1(含 5% Cu₂S)和 S2(含 70% Cu₂S),发现电阻都在超导转变处发生变化,S2 样品与韩国团队报告的行为高度相似。
而电阻、磁化率测量结果也都观测到迟滞行为,磁化曲线也是标准弱抗磁特性,这些都与超导行为完全不同,因此该团队断定,韩国 LK-99 观察到电阻下降行为起源于 Cu₂S 的一级结构相变,LK-99 并非室温超导体。
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