一篇室溫超導(dǎo)論文，再次掀起了互聯(lián)網(wǎng)的小小波動。

在最新的一篇論文中，作者們再次證明了室溫下銅取代鉛磷灰石（LK-99）中可能存在邁斯納效應(yīng)。

論文鏈接：https://arxiv.org/pdf/2401.00999.pdf

在室溫下，用銅取代的鉛磷灰石在 25 Oe 的磁場下觀察到抗磁性直流磁化，在零場冷卻和場冷卻測量之間存在明顯的分歧，在 200 Oe 下變?yōu)轫槾判浴Ｔ诶鋮s過程中發(fā)現(xiàn)了玻璃記憶效應(yīng)。超導(dǎo)體的典型磁滯回線在 250 K 以下被檢測到，同時磁場的前后掃描不對稱。我們的實驗表明，在室溫下，這種材料可能存在邁斯納效應(yīng)。

鑒于還沒有儀器能測到理論嚴格意義上的邁斯納，作者采用了一種更加嚴謹?shù)谋磉_方式：「可能」表現(xiàn)出邁斯納效應(yīng)。

令人意外的是，9 位作者，來自五湖四海：「不曾放棄的人們，來自不同的專業(yè)和不同的單位，各自散落在五湖四海天涯海角，卻因為室溫超導(dǎo)可以實現(xiàn)相似的理想，在互聯(lián)網(wǎng)上聯(lián)系到了一起?！?/span>

人們應(yīng)該都還記得，去年 LK-99 引發(fā)的那場室溫超導(dǎo)熱潮。

LK-99 源自韓國一個研究團隊在 2023 年 7 月發(fā)布的兩篇論文。該團隊宣稱合成了一種常壓下的室溫超導(dǎo)材料 LK-99，一種銅摻雜的鉛磷灰石，其超導(dǎo)臨界溫度超過了水的沸點，最高達到 127 攝氏度。

如果人類能夠?qū)崿F(xiàn)室溫常壓超導(dǎo)，那么，電網(wǎng)、電子設(shè)備和交通運輸?shù)哪茉葱视型玫酱蠓嵘?，第四次工業(yè)革命也有望開啟。所以，在韓國團隊公布了自己的結(jié)果后，整個科學(xué)界都被這項研究吸引了。

各國科學(xué)家有關(guān)韓國「室溫超導(dǎo)」材料 LK-99 的研究陸續(xù)出爐，但始終未能成功復(fù)現(xiàn)原作者團隊宣稱的結(jié)果，持悲觀態(tài)度的人也越來越多。

2023 年底，韓國超傳導(dǎo)低溫學(xué)會驗證委員會表示，經(jīng)歷了幾個月的驗證，此前由韓國研究團隊制造的疑似室溫超導(dǎo)體 LK-99 沒有顯示出超導(dǎo)的任何關(guān)鍵特征 —— 在一系列室溫或低溫下的電阻和磁感應(yīng)強度測試中，LK-99 都沒有顯示出超導(dǎo)跡象。

與研究中心所說的雜質(zhì)很少的單晶樣品會出現(xiàn)電阻率急劇下降的情況不同，（在委員會發(fā)布公告之前的）許多論文都報道說，再造樣品中的雜質(zhì) —— 尤其是硫化銅 —— 是造成電阻率急劇下降的原因。

此外，在去除雜質(zhì)的另一份單晶樣品上進行的測試表明，所謂的超導(dǎo)體是一種「非導(dǎo)體（nonconductor）」，不允許電流通過。

到此，轟轟烈烈的「室溫超導(dǎo)」事件似乎告一段落。

不過，LK-99 研究團隊的 Kwon Young-wan 表示：「我仍然相信 LK-99 是超導(dǎo)體」。他認為委員會未能重新創(chuàng)造出室溫超導(dǎo)體，因為僅用幾個月就證明該研究的有效性是不可能的。

對室溫超導(dǎo)抱有極高熱情的研究者們，卻沒有放棄。

這項研究一上傳，很多人重燃了希望：上次的最大問題是「它能復(fù)制嗎？」而這次的答案似乎是「已經(jīng)有了」。

當(dāng)然，大家關(guān)心的問題還有很多，比如這篇論文使用的材料和 LK-99 完全相同嗎？研究人員又是如何測量其超導(dǎo)性的？我們來看一下這篇論文怎么說的。

論文細節(jié)

完美的抗磁性，即邁斯納效應(yīng)，是檢驗超導(dǎo)體的基本標準之一。 

為了證明邁斯納效應(yīng)，首先需要觀察到在臨界溫度 (Tc) 以下出現(xiàn)的一種抗磁性磁化 - 溫度 (M-T) 曲線，這種曲線在零場冷卻 (ZFC) 和場冷卻 (FC) 測量中會出現(xiàn)分叉。同時還需要觀察到在臨界溫度以下的一種超導(dǎo)滯回磁化 - 磁場 (M-H) 循環(huán)。

銅取代鉛磷灰石（CSLA），也稱為 LK-99，被認為是室溫超導(dǎo)體的新型候選材料，但迄今為止尚未報道完整的邁斯納效應(yīng)。Lee 等人的研究報道了 LK-99 具有很大的抗磁性，但據(jù) Habamahoro 等人指出，這種抗磁性源于 Cu_2S。

研究表明，在直流（dc）測量中，一個更為重要的磁滯回線（hysteresis loop）仍然缺失，而僅在微波環(huán)境中被觀察到。

毫無疑問，直接觀察直流磁滯是必不可少的，這是本工作的主要內(nèi)容。

為了防止過量銅摻雜導(dǎo)致的鐵磁性，該研究設(shè)計并制備了改進的 CSLA 樣品。過程如下：

通過共沉淀方法將磷酸鹽和硫化鉛細致地混合在水溶液中。然后，將混合物在 180℃下高壓加熱 24 小時，保持溶液的 pH 值為 8。水熱處理后，將樣品在氬氣環(huán)境下在 900℃下煅燒 8 小時。然后溫度降至 500°C，并在純氧氣氛中繼續(xù)煅燒 48 小時。隨后，使樣品在存在氧氣的環(huán)境中冷卻至室溫。

該研究使用 MPMS-3 SQUID 對樣品進行直流磁化測量，然后分別在 300 K、250 K、200 K 和 100 K 的溫度下進行 M-H（ magnetization-magnetic field ） 曲線測量。然后，樣品被冷卻至 10 開爾文，并再次測量了零場冷卻（ZFC）和場冷卻（FC）曲線，以確定超導(dǎo)體和玻璃記憶效應(yīng)（這是一種磁性行為的指示）。

圖 1 顯示了場掃描前后的 MT 曲線，表現(xiàn)出明顯的 ZFC-FC 分岔。所有曲線在 25 Oe 下都是抗磁性的，而在 200 Oe 下則存在順磁性，這與低場微波吸收中的下臨界場 Hc1 為 30 Oe 一致。初始磁化后的 ZFC 曲線低于初始磁化前的 ZFC 曲線，并且在 100 K 附近有明顯的扭結(jié)，表明冷卻時磁場最終在 100 K 掃過時的玻璃記憶效應(yīng)。在 250 K 左右還有一個轉(zhuǎn)折點，可以將其視為臨界溫度 Tc。當(dāng)曲線低于 50 K 時，玻璃態(tài)行為在 200 Oe 下更容易觀察到。

三個溫度下的 M-H 曲線如圖 2 所示，在強磁場下，信號基本上是順磁的。在 10 Oe 以下，可以清楚地觀察到典型的超導(dǎo)磁滯回線，在 250 K 以上就無法識別出滯后現(xiàn)象。值得注意的是，前向和后向掃描之間存在不對稱性，即零場下的負峰值比正峰值更尖銳。這種不對稱性也在微波吸收中被檢測到。

由于初始磁化曲線也很重要，因而該研究在圖 3 中給出了不同溫度下的初始磁化曲線和第一次向后掃描曲線。在較低的溫度下，分岔點增加，在低場出現(xiàn)一個峰，表明邁斯納相可能存在。

圖 4 表明，樣品的晶體結(jié)構(gòu)與磷灰石（apatite）的 P63/m 結(jié)構(gòu)特征一致。

總之，CSLA 中的抗磁性已經(jīng)通過 M-T 曲線和磁滯 M-H 回線進行了研究，可以在 250 K 范圍內(nèi)觀察到?？紤]到 ZFC-FC 分岔在 300 K 以上，該研究認為仍然有很大的機會觀察到室溫 - 溫度超導(dǎo)。該研究表示，其樣品中的信號仍然非常微弱，因此必須進一步合成具有更多活性成分的可擴展樣品。

在知乎相關(guān)問題的討論區(qū)，作者之一洗芝溪表示后續(xù)還將公布視頻：

不管此次結(jié)果如何，相信人們對室溫超導(dǎo)的研究進展都會持續(xù)關(guān)注。