華科初步復(fù)現(xiàn)韓國(guó)室溫超導(dǎo)材料！已證明抗磁性，網(wǎng)友齊刷見(jiàn)證歷史

豐色 2023-08-01 18:12:53 來(lái)源：量子位

豐色 克雷西 發(fā)自 凹非寺

量子位 | 公眾號(hào) QbitAI

韓國(guó)“室溫常壓超導(dǎo)體材料”首個(gè)成功復(fù)現(xiàn)來(lái)了？！

來(lái)自華中科技大學(xué)材料學(xué)院的師生們，剛剛在B站首發(fā)視頻宣布：
他們已合成了可以磁懸浮的LK-99晶體，該晶體懸浮的角度比Sukbae Lee等人獲得的樣品磁懸浮角度更大，有望實(shí)現(xiàn)真正意義的無(wú)接觸超導(dǎo)磁懸浮。

從發(fā)布的視頻來(lái)看，在顯微鏡下，這個(gè)“小黑點(diǎn)”隨著釹鐵硼磁體的靠近和遠(yuǎn)離，不停地倒下或立起，無(wú)論S極還是N極都有效，即排斥和磁極無(wú)關(guān)，顯現(xiàn)出抗磁性。

消息一出，就立刻引來(lái)數(shù)十萬(wàn)網(wǎng)友的圍觀，盡管團(tuán)隊(duì)聲明還沒(méi)測(cè)電阻證明超導(dǎo)性，但滿(mǎn)屏已刷起“見(jiàn)證歷史”。

與此同時(shí)，國(guó)外網(wǎng)友也火速將目光投向了B站。

“首次驗(yàn)證合成可以磁懸浮的LK-99晶體”

消息由B站UP主“關(guān)山口男子技師”發(fā)布。

主頁(yè)簡(jiǎn)介顯示這位UP來(lái)自華中科技大學(xué)，LK-99論文剛出來(lái)就投入了復(fù)現(xiàn)工作，但此前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有出現(xiàn)這么強(qiáng)的抗磁性。

今天他終于宣布初步成功，也曝出其所在的團(tuán)隊(duì)是由華中科技大學(xué)材料學(xué)院常海欣教授帶領(lǐng)，成員是博士后武浩、博士生楊麗。

在視頻中，他們合成的這塊LK-99晶體，就是如下牙簽所指之處的一個(gè)小黑點(diǎn)，直徑僅有幾十微米。

經(jīng)顯微鏡放大后勉強(qiáng)清晰了一些：

隨后，將一塊釹鐵硼磁體放在其下，觀察反應(yīng)。

我們就能看到，隨著下方的磁體靠近，晶體快速立起（部分懸浮狀態(tài)），遠(yuǎn)離之后便很快倒下：

交換磁極之后，依然有同樣的效果：

如網(wǎng)友所說(shuō)，通過(guò)這個(gè)視頻我們可以看到LK99是具有抗磁性的，“說(shuō)明韓國(guó)論文真沒(méi)有說(shuō)謊”[旺柴]、是可以大呼WC的程度了。

而接下來(lái)，超導(dǎo)性和通量量子化都是有待驗(yàn)證的特性。

而網(wǎng)友則興奮地表示，后面的實(shí)驗(yàn)成不成功這都算一大突破了。

因?yàn)椤熬退阒挥锌勾判裕彩蔷薮蟀l(fā)現(xiàn)，畢竟常溫下抗磁性這么強(qiáng)的材料很稀有”。

UP表示，接下來(lái)，團(tuán)隊(duì)確實(shí)要為了驗(yàn)證超導(dǎo)性做電阻測(cè)量。

不過(guò)壞消息是由于樣品只有這一片，為了防止被破壞，還得等下一批出來(lái)才能開(kāi)始。

這下有人表示：道理都懂，但真的很急。

計(jì)算機(jī)模擬加入驗(yàn)證工作行列

在華中科大這一初步復(fù)現(xiàn)的過(guò)程中，相關(guān)理論驗(yàn)證也有了新的進(jìn)展。

就在今天上午，消息顯示：

美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LBNL)進(jìn)行的計(jì)算機(jī)模擬，從理論上支持了這種材料具有常溫超導(dǎo)能力的結(jié)論。

他們根據(jù)密度泛函理論(DFT)方法，在VASP軟件中對(duì)費(fèi)米能級(jí)的價(jià)電子帶進(jìn)行了計(jì)算。

最終結(jié)果發(fā)現(xiàn)，銅的取代導(dǎo)致極其狹窄(帶寬僅130meV)的平坦價(jià)電子帶出現(xiàn)在費(fèi)米能級(jí)。

這種平坦帶與超導(dǎo)關(guān)鍵參數(shù)電子態(tài)密度有關(guān)，是實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)的重要特征。

費(fèi)米能帶是一個(gè)能量基準(zhǔn)，處于這一能帶中的電子越多，超導(dǎo)溫度也就越高。

不過(guò)，作者在論文中也提到，實(shí)際合成這種材料是有一定難度的。

此外，也有外國(guó)網(wǎng)友對(duì)此產(chǎn)生了質(zhì)疑：

為什么要使用含有羥基的磷灰石？這樣的基團(tuán)不會(huì)對(duì)孤對(duì)電子產(chǎn)生影響嗎？

在國(guó)內(nèi)，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室也進(jìn)行了計(jì)算。

研究人員從第一性原理出發(fā)，使用從頭算(ab initio)方法推算了LK-99的電子結(jié)構(gòu)。

結(jié)果顯示，在費(fèi)米能級(jí)附近，同樣有平坦帶的出現(xiàn)。

而未被銅原子取代的鉛磷灰石結(jié)構(gòu)，則是絕緣的。

不過(guò)，對(duì)于LK-99是否具有超導(dǎo)性能，該實(shí)驗(yàn)室并未給出明確的結(jié)論。

但同樣在國(guó)內(nèi)，北航的實(shí)驗(yàn)卻給出了相反的答案：

LK-99非但沒(méi)有室溫超導(dǎo)性能，反而表現(xiàn)出了半導(dǎo)體的特性。

北航的實(shí)驗(yàn)顯示，LK-99在室溫下的電阻率為1.94×10^4Ω·cm。

這是個(gè)什么概念呢？室溫下，以Ω·cm為單位，一般金屬的的電阻率在10的-4到-2次方量級(jí)。

而對(duì)于相同長(zhǎng)度和橫截面的導(dǎo)體，電阻率越大，導(dǎo)電性能也就越差。

也就是說(shuō)，按照這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果，LK-99的導(dǎo)電能力還不如普通金屬。

但X射線衍射(XRD)結(jié)果卻表明，北航團(tuán)隊(duì)合成的產(chǎn)物與韓國(guó)團(tuán)隊(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)是一致的。

One More Thing

全球如火如荼地對(duì)LK-99展開(kāi)復(fù)現(xiàn)的同時(shí)，韓國(guó)團(tuán)隊(duì)的論文也重新發(fā)布。

不過(guò)實(shí)質(zhì)性的修改只有這一張圖，而且只是把同一坐標(biāo)系中的兩組圖線進(jìn)行了拆分。

除了LK-99之外，美國(guó)的泰吉量子(Taj Quantum)公司還提出了另外一種超導(dǎo)材料。

這是一種石墨烯泡沫材料，以專(zhuān)利的形式進(jìn)行了發(fā)表（專(zhuān)利號(hào)：US-11710584-B2）。

總之，LK-99帶來(lái)的硝煙仍未散去，不知子彈現(xiàn)在飛到了哪里……

視頻地址：
https://www.bilibili.com/video/BV14p4y1V7kS
美國(guó)LBNL論文：
https://arxiv.org/pdf/2307.16892.pdf
沈陽(yáng)材料實(shí)驗(yàn)室論文：
https://arxiv.org/pdf/2307.16040.pdf
北航論文：
https://arxiv.org/pdf/2307.16802.pdf
Taj Quantum專(zhuān)利：
https://image-ppubs.uspto.gov/dirsearch-public/print/downloadPdf/11710584