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续集?最新预印本论文称发现LK

发帖时间:2024-03-29 01:16:50


  由韩国科研团队率先公开、续集宣称能室温超导、最新被认为已经“凉凉”的预印危机生存者LK-99材料有新发现?

  德国德国马克斯普朗克固体研究所合成的不含硫化亚铜杂质的LK-99单晶体样品。

  这款宣称全世界首款室温常压超导材料是本论一种铜掺杂的铅磷灰石,成分为Pb10-xCux(PO4)6O。发现

  12月20日,续集华南理工大学物理与光电学院教授姚尧向澎湃科技表示,最新“我们看到了(铜掺杂磷酸铅、预印LK-99样品)非常明确存在超导相的本论证据。”

  相关论文已于上周六(2023年12月16日)上传到预印本网站arXiv上,发现目前已对外公开。续集

  但也有专家向澎湃科技表示,最新目前尚未证明相关材料能够超导,预印前述论文的本论研究人员需公开更多证据。

  研究人员在铜代铅磷灰石样品中观察到了相当大的发现低场微波吸收(LFMA)磁滞效应,并认为这种效应可能归因于超导迈斯纳相与涡旋玻璃之间的转变。

  前述论文的标题是《铜代铅磷灰石低场微波吸收的奇异记忆效应》(Strange memory effect of low-field microwave absorption in copper-substituted lead apatite),一共9位署名作者,分别来自华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室、中南大学、 电子科技大学等单位。

  姚尧表示,非凡的危机生存者结论需要非凡的证据。室温超导体是很多人的梦想,但很可能首先需要一个范式的革命,比如测量方式。之前用在低温下的设备和测量办法,不见得在常温下能用。

  来自华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室、中南大学、 电子科技大学等单位研究者合作发表的LK-99预印本论文。

  该论文称,研究人员在铜代铅磷灰石样品中观察到了相当大的低场微波吸收(LFMA)磁滞效应。在外加磁场下持续旋转样品,这种效应会减弱,两天后会自发恢复。这表明它具有玻璃特征,排除了任何铁磁性的可能性。这种效应可能归因于超导迈斯纳相与涡旋玻璃之间的转变。

  姚尧同时表示,其实验团队目前烧制获得的“铜掺杂磷酸铅”LK-99样品中,超导成分的含量相对低,尺寸大概在纳米级,尚未实现室温超导。相关样品目前的转变温度大约是250K(-23.15℃)。这已经比目前发现的高温超导体大约140K的转变温度高了很多。

  姚尧表示,研究团队将继续改进合成工艺,预计当前述样品的尺寸增加微米级时,其转变温度可能会进一步提高。

  发现:两天后自行恢复的“磁滞效应”

  “那天第一次转完样品信号消失,我几乎一夜未眠,惴惴不安地想知道第二天它到底能不能恢复。”姚尧在记录相关实验发现时,写下这样的文字。

  韩国团队“烧制”LK-99的方法。

  每次烧制样品都要半个多月,在长达数月的尝试实验后,11月份,姚尧第一次看到惊喜的实验现象:低场微波吸收信号消失,然后又出现。在磁场的干预下,再次消失,并在一两天后自行恢复。

  姚尧解释说,“那天中午吃完饭,我就去了实验室,学生还没来,我就在调磁场、测样品,结果那天在下午,没测到任何信号,各种调整,但怎么都测不到信号,当时还有点沮丧。星期一回来,星期三又去测,居然测出来信号了。”其实是样品材料吸收了微波,磁场转几次,它吸收饱和,信号就减弱消失了。一两天后,信号再次出现。“这是涡旋态的弛豫时间比较长的标志。”

  姚尧表示,实验团队进行了非常全面的研究。超导是一个很大的概念,除了零电阻和完全抗磁的迈斯纳(Meissner)效应,“涡旋玻璃”也是超导相的一部分。人们现在把超导体分为三种状态:纯的迈斯纳态、涡旋玻璃态(或称混合态)、正常态。“我们的主要做的工作是去看它的玻璃相随着磁场的变化、温度的变化,会有什么样的一些效应。”“我们现在的结果是明确指向这个材料当中存在超导相。”

  闻海虎2021年发表在《物理学报》上的中文论文《高温超导体磁通钉扎和磁通动力学研究简介》一文介绍,美国理论物理学家马修·费雪(Matthew P. A. Fisher)1989年发表论文,提出“涡旋玻璃理论”。马修认为,就像在迈斯纳态, 超导体中各处相位是相干的,那么,在低温下的混合态,由于磁通钉扎的参与, 超导体中各处的相位可能会不同, 但是其空间上的相位关联会被冻结下来, 从而磁通体系也会被冻结下来。由于这样一个图像与自旋玻璃的图像非常相像,因此马修把它定义为“涡旋玻璃理论”。

  姚尧表示,检测超导的直接证据一个是零电阻效应,一个是迈斯纳效应。所谓的迈斯纳效应就是指样品要“抵抗”外加磁场,就是所谓的抗磁性,然后在扫描磁场的过程中,它是有记忆的,它会形成一个磁滞效应,这就是所谓的“超导磁滞回线”——形状像一个钻石,俗称“钻石曲线”。“我们第一个就是测到了这个东西。”“这是第一个证据。”

  他解释说,磁滞效应就是超导材料的涡旋玻璃态导致的。

  姚尧表示,“第二个证据就是,因为磁滞回线通常会出现在两种材料当中,一种就是超导,一种是铁磁性材料。我们需要排除铁磁材料的干扰。传统方法是测磁化率。磁化率是正的话,就是铁磁性。负的话就排除。我们是用相位的方法来测,排除了它是铁磁性材料。”

  “本质上类铜氧化物,具体合成工艺暂时保密”

  “磷是很危险的,铅也很危险,所以总体还是蛮坎坷的,因为稍微一不注意就会爆,一方面有易燃物,另外铅也是有毒的,所以很麻烦。”姚尧说,烧制样品过程中,炸炉、停电,都经历过。

  姚尧表示,LK-99样品的核心有效成分是跟高温超导的铜氧化物基本组成一样,但区别在于,传统的高温超导铜氧化物不含铅和磷,“直接就是一个铜氧,然后掺一些其他的重金属元素。我们的样品是在铅、磷中掺铜氧(化物)。”

  姚尧认为,现在很大的问题是他们获得的样品中有效成分还很少,超导的含量还比较低,尺寸估算大约200纳米,偏小,还没有达到宏观的尺寸,接下来要想办法把样品尺寸做大,做到微米级甚至更大的宏观尺寸,这样的话,展现出的超导特性可能就更明显。

  对于其他实验组公布的结果,姚尧表示,目前大家讨论比较多的一个是德国马克斯·普朗克固体研究所的单晶结果。他认为,这些单晶中实际上它根本就没有掺进去铜,韩国团队公布的LK-99样品颜色偏深,而马克斯·普朗克固体研究所公布的单晶呈现紫色,有些透明。其团队最新公布论文中的样品呈黑色。

  “铜掺杂到磷酸铅里,这个过程是不容易发生的。很多人采取了不同的办法,我们采用了过量的铜。导致的代价是,成品必然会变成一个混合物。下一步要做的,就是要把它尽可能做大、提纯。现在它的成分很杂。这也是它的难点。”姚尧说。

  对于具体改进的合成工艺和实验细节,姚尧表示,暂时保密,“韩国团队论文中也没有公布所有工艺和细节,大家都在尝试”。其预印本论文尚未正式投稿,目前公布出来供大家讨论。

  另一种透明的LK-99样品。

  据澎湃新闻此前报道,7月22日上午,韩国量子能源研究中心公司相关研究团队在预印本网站arXiv上先后提交两篇类似的论文,宣称一种命名为LK-99的铜掺杂铅磷灰石材料拥有“室温+常压”超导能力。

  随后,国际上多个研究团队开始重复实验,尝试合成LK-99,以复现韩国团队的实验结果,但大多宣布失败。有专家表示,“LK-99与超导没什么关系。”

  8月11日17时47分,德国马克斯普朗克固体研究所的科学家帕斯卡·普帕尔(Pascal Puphal)提交的预印本论文,称他们使用一种被称为浮区晶体生长的技术,成功合成了不含硫化亚铜杂质的紫色透明的LK-99单晶体样品,经测定,其电阻高达数百万欧姆,显示出轻微的铁磁性和抗磁性,但不足以实现部分悬浮,排除其超导的可能性。研究小组认为,LK-99中看到的超导性迹象可归因于硫化亚铜杂质。而他们制备的LK-99晶体中不含有硫化亚铜杂质。

(文章来源:澎湃新闻)

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