又雙叒導(dǎo)了？中科院等發(fā)布「近室溫常壓」超導(dǎo)新論文，相關(guān)話題一度知乎熱榜第一
全程水法制備樣本
西風(fēng) 發(fā)自 凹非寺
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又雙叒導(dǎo)了？！
中科院、華科大、北科大、華南理工等機(jī)構(gòu)的“知乎導(dǎo)派”大佬們（網(wǎng)名“真可愛(ài)呆”、“洗芝溪”等）又聯(lián)合發(fā)布了最新研究成果。
消息一出，相關(guān)話題一度沖上知乎熱榜第一。
洗芝溪，即華南理工大學(xué)姚堯教授，省流版原話總結(jié)是醬嬸兒的：
合成了一個(gè)變種磷灰石與銅藍(lán)礦的共混物。其中，變種磷灰石成分顯示出近室溫超導(dǎo)電性，轉(zhuǎn)變溫度約在250-260K（-23.15℃ ~ -13.15℃），銅藍(lán)礦亦可能被誘導(dǎo)出另一個(gè)30K（?243.15°C）左右的低溫超導(dǎo)相。
除此之外，洗老師還強(qiáng)調(diào)，這種新樣品除其中的磷灰石結(jié)構(gòu)與去年韓國(guó)團(tuán)隊(duì)報(bào)道的LK-99有類似之處以外，從合成工藝、原料、元素成分和配比、結(jié)構(gòu)等多方面都與LK-99不同。
基本可以認(rèn)為是一個(gè)全新研究成果。
論文里都有什么
接下來(lái)，大伙兒一起看看論文主要內(nèi)容。
首先還是來(lái)看大家最關(guān)注的電阻曲線。
實(shí)驗(yàn)中，研究人員合成了兩個(gè)并行的樣本，分別標(biāo)記為S1和S2，它們之間唯一的區(qū)別是S2中的硫摻雜比例略高于S1。作為對(duì)比，還合成了一個(gè)無(wú)鉛樣本，標(biāo)記為S3。
下圖是S1樣本的結(jié)構(gòu)和元素分布信息，從XRD分析可知，樣本是變種磷灰石和銅藍(lán)礦（硫化銅）的混合物。在摻硫過(guò)程中，原始磷灰石晶格大幅收縮扭曲，晶格常數(shù)降低，因此稱這種新化合物為“變種磷灰石”。
(b)中EPMA微觀定量結(jié)果顯示磷和氧逐漸被硫替代。(d)-(h)所示的EPMA WDS映射清楚地顯示了三種化合物：未摻雜的磷灰石（A）、摻硫的變種磷灰石（VA）和銅藍(lán)礦（C）。
S1樣本在八個(gè)溫度下的IV曲線如下圖所示，電輸運(yùn)通過(guò)四探針技術(shù)在Aglient B2912A上測(cè)量，溫度由Oxford OptiStatDN控制。
盡管儀器有非常大的補(bǔ)償電阻導(dǎo)致初始電壓下降，但在電流-電壓（IV）曲線中出現(xiàn)的電壓平臺(tái)現(xiàn)象，即隨著施加電流的增加樣品上的電壓不變，可以安全地認(rèn)為是來(lái)自量子輸運(yùn)，即零電阻效應(yīng)。
超過(guò)所謂的臨界電流Ic后，電壓開(kāi)始上升并迅速增加，然后轉(zhuǎn)變?yōu)檎＝饘贍顟B(tài)下的正常線性IV曲線，這表明從超導(dǎo)相到正常相的轉(zhuǎn)變。
從圖(b)–(g)可以看出，從140–240K（-133.15°C ~ -33.15°C）這一典型的超導(dǎo)IV曲線被清晰觀察到，臨界電流基本上隨溫度升高而減少，可以通過(guò)二次函數(shù)大致擬合。
基于目前的實(shí)驗(yàn)，研究人員從結(jié)果估計(jì)，在240K（-33.15°C）以下的電阻率至少在10?8 Ω·m的數(shù)量級(jí)甚至更小。作者認(rèn)為，這表明樣本的電阻率至少與銅相當(dāng)甚至更小，強(qiáng)烈暗示實(shí)現(xiàn)了零電阻效應(yīng)。
研究團(tuán)隊(duì)使用MPMS-3 SQUID來(lái)檢測(cè)直流磁化率。
在25 Oe的零場(chǎng)冷卻（ZFC）測(cè)量下，磁化率-溫度（MT）曲線在260K（-13.15°C）以下顯示出顯著的抗磁性，而場(chǎng)冷（FC）曲線為順磁性。ZFC和FC之間的分叉出現(xiàn)在250-260K（-23.15°C ~ -13.15°C），這可以視為臨界溫度Tc。
S2樣本的MT曲線在ZFC下顯示相似特征，但FC磁化率也表現(xiàn)為抗磁性。這表明在變種磷灰石中增加硫的摻雜可以增強(qiáng)超導(dǎo)特性。
有趣的是，兩個(gè)樣本在低溫下沒(méi)有出現(xiàn)平臺(tái)狀線形，相反，隨著溫度的降低，磁化率迅速減小，因此無(wú)法觀察到邁納斯效應(yīng)（超導(dǎo)特征之一）。
由此，研究團(tuán)隊(duì)回顧了S3樣本MT曲線，有兩個(gè)階段明顯：第一個(gè)是從130-230K（-143.15°C ~ -43.15°C），可以將其視為變種磷灰石的近室溫超導(dǎo)相；第二個(gè)是在30K（-243.15°C）以下，可以認(rèn)為是主要由銅藍(lán)礦引起的的低溫超導(dǎo)相。
由于變種磷灰石和銅藍(lán)礦兩個(gè)相是相關(guān)的，研究人員懷疑銅藍(lán)礦的超導(dǎo)性是由變種磷灰石通過(guò)近鄰效應(yīng)誘導(dǎo)的。
圖(d)-(h)展示了不同溫度下的磁化率-磁場(chǎng)（MH）曲線。在250K和200K，為了更清晰地顯示超導(dǎo)遲滯回線，減去了線性抗磁背景。
研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，本質(zhì)上，這種明顯的遲滯在其他材料中從未在這么高的溫度和常規(guī)條件下觀察到，可以合理地認(rèn)為這是近室溫超導(dǎo)的主要特征。
同時(shí)也確定了低臨界和高臨界磁場(chǎng)（Hc1和Hc2），它們基本上隨溫度降低而增加。
其他細(xì)節(jié)方面，研究團(tuán)隊(duì)采用了高壓水熱法來(lái)制備材料。
此前報(bào)告的所有樣品都是以燒結(jié)（韓國(guó)LK-99團(tuán)隊(duì)的做法）磷灰石為原料合成的，但燒結(jié)過(guò)程無(wú)法保證純度。而在這項(xiàng)新研究中，研究團(tuán)隊(duì)完全使用了高壓水熱方法來(lái)合成樣品，樣品質(zhì)地軟脆但更易提純。
原料包括硝酸銅、硝酸鉛、磷酸銨和硫化鉀。其中有兩個(gè)步驟，第一步是合成原料鉛磷灰石并共摻銅和硫，第二步進(jìn)一步摻硫。最終過(guò)濾和干燥后，樣品應(yīng)該是純黑色，沒(méi)有可見(jiàn)的金屬光澤。
而這個(gè)黑色非常關(guān)鍵，也是復(fù)現(xiàn)難度大的原因。
“實(shí)驗(yàn)室快變成視覺(jué)實(shí)驗(yàn)室了”
作者們提到，樣品最終要呈現(xiàn)的黑色至關(guān)重要。
用洗老師的話說(shuō)，真可愛(ài)呆把每一步都寫下來(lái)讓師弟幫忙合成，結(jié)果就是不行。樣品看著都是黑色，但每個(gè)都不同，“他們實(shí)驗(yàn)室快變成視覺(jué)實(shí)驗(yàn)室了”。
真可愛(ài)呆更是直言“合成第一步如果顏色不對(duì)，樣品可以扔了”。
真可愛(ài)呆還表示：
至于是不是超導(dǎo)，反正我們結(jié)合結(jié)果看我們認(rèn)為是，不是的話，告訴我是啥行不？至于測(cè)錯(cuò)了，請(qǐng)告訴我怎么錯(cuò)的，我們改進(jìn)一下再試試。
總結(jié)就是，把嚴(yán)謹(jǐn)兩個(gè)字拉滿。
網(wǎng)友吃瓜也很嚴(yán)謹(jǐn)，不少網(wǎng)友表示先別著急開(kāi)香檳，發(fā)了正刊才有可能去驗(yàn)證。
團(tuán)隊(duì)這邊則表示樣品都開(kāi)放提供，已經(jīng)送出去一些給同行了。
最后還有一個(gè)保留項(xiàng)目，洗老師給這種新型材料想了個(gè)名字“玄魄石”，玄既指黑色，也帶點(diǎn)玄學(xué)的色彩，魄石是硫代磷酸根POS的音譯。
可是呆總不同意取這個(gè)名（doge）。
論文鏈接：https://arxiv.org/abs/2406.17525
參考鏈接：https://www.zhihu.com/question/659946224
