今天小編分享的科技經驗：中科院發文：起底韓國室溫超導假象，歡迎閱讀。
7 月 22 日，韓國 Sukbae Lee 等人在 arXiv 上傳了兩篇論文，稱發現了 " 全球首個室溫超導材料 "，名為 LK-99，論文中給出了 LK-99 的合成方法，合成門檻很低。文章曝光後引起了大量争論，因為很多小組在試圖復制時确實觀察到了電阻急劇下降的現象，但是并未降到零。曾有美國科學家懷疑這與其樣本中含有硫化亞銅（Cu2S）雜質有關，近日中國科學院物理研究所在 Matter 發文，解釋了出現這一現象的原因。
本文來自微信公眾号：知社學術圈 （ID：zhishexueshuquan），作者：知社，原文标題：《中科院發文起底韓國室溫超導假象：雜質太多，且只是一級相變》，題圖來自：視覺中國
2023 年 7 月 22 日韓國高麗大學 Sukbae Lee 等人宣稱在 Pb10-xCux ( PO4 ) 6O ( 0.9<x<1.1 ) 中觀測到 127 ℃（400K）溫度下的超導轉變，他們以兩位主要發現者 Sukbae Lee 和 Ji-Hoon Kim 的姓氏縮寫以及最初發現的年代 1999 年，将這種材料命名為 LK-99。
電阻率下降、磁懸浮現象、復現樣品材料的純度，這三個關鍵問題是很多人争論的焦點。其中引起電阻率下降的原因基本搞清楚了。
中國科學院物理研究所 / 北京凝聚态物理國家研究中心極端條件實驗室 EX1 組的研究生朱世林，吳偉、李政副研究員和雒建林研究員對韓國團隊的論文進行仔細分析，發現其制備方法導致 LK-99 中存在大量 Cu2S 雜質。Cu2S 在 400K 附近會發生結構相變，從高溫六角相變為低溫下的單斜相，Cu2S 的電導以及熱膨脹系數在相變溫度會發生明顯的變化，因此猜測 LK-99 的超導電阻陡變行為可能是雜質 Cu2S 導致。
他們測量純 Cu2S 現在 400K 附近電阻率變化 3-4 個數量級，與 LK-99 中所謂的超導行為相似。然而這種結構相變為一級相變，在升降溫測量時能會有遲滞行為，這與二級相變的超導轉變完全不同。
圖 1 ( A ) Cu2S 正常坐标電阻随溫度的變化關系 ( B ) Cu2S 對數坐标電阻随溫度的變化關系
為了重復韓國團隊 LK-99 的實驗，他們又制作了含不同 Cu2S 雜質的 LK-99 樣品，樣品 S1（LK-99 含 5% 的 Cu2S）和 S2（LK-99 含 70% 的 Cu2S），發現它們的電阻都在所謂的超導轉變處發生變化，其中 S2 樣品與韓國團隊報道的行為高度相似。
圖 2 ( A ) S2 正常坐标電阻随溫度的變化關系，與 LK-99 電阻幾乎一樣 ( B ) S2 相變附近放大圖 ( C ) S1 正常坐标電阻随溫度的變化關系， ( D ) S1 相變附近放大圖
圖 3 ( A ) S2 樣品磁化率随溫度的變化 ( B ) S2 樣品 M-H 曲線
他們在電阻和磁化率測量中都觀測到了遲滞行為後，磁化曲線也是标準的弱抗磁行為。這些都和超導行為完全不同，因此斷定 LK-99 中觀察到的電阻下降行為起源于 Cu2S 的一級結構相變，而 LK-99 并非室溫超導體。
這也與德國研究人員的結果相印證：他們合成了一種透明的紫色晶體—— LK-99 純單晶，去掉了 Cu2S 雜質。結果顯示，純 LK-99 非但不是超導體，實際上是一種電阻極高的絕緣體，而且不可能實現磁懸浮。
德國研究團隊合成的 LK-99 純晶體。圖源：Nature
該工作解開 LK-99" 室溫超導 " 之謎，發表在最新一期的 Matter 上，标題為 "First order transition in LK-99 containing Cu2S"。相關工作得到了中國科學院、國家自然科學基金委和科技部項目的支持。
