110K零電阻但無完全抗磁性：東南大學LK-99超導新進展，已有論文

在制備的LK-99材料上，東南大學研究者觀測到了110K溫度以下，常壓0電阻。但在邁斯納效應測量中又未觀測到完全抗磁性。

室溫超導領域傳來了最新消息。

昨日，國內(nèi)華中科技大學、中科大和曲阜師范大學等多家機構相繼成功初步復現(xiàn)了 LK-99 材料。雖然都展現(xiàn)出了抗磁性結果，但遺憾的是未測零電阻 —— 它是超導的最佳證據(jù)。
不到一天的時間，LK-99 材料的零電阻也被成功觀測出來了，不過并不是室溫條件下。
今天凌晨，東南大學物理學院教授孫悅發(fā)視頻報告了 LK-99 的最新研究成果。他表示，在 110K 溫度（約零下 163℃）下成功觀測到了零電阻，這可能是存在超導電性的一個很重要的證據(jù)。
不過，孫悅教授首先聲明并沒有證實、也沒有發(fā)現(xiàn)室溫超導。

B 站視頻：https://www.bilibili.com/video/BV1pM4y1p7u5/
這一次是如何驗證的？孫悅在參與撰寫的相關論文中進行了詳細介紹。首先來看下圖 1 的 X 射線衍射結果，圖 1（a）和（b）是兩種前驅物的 XRD 結果，圖 1（c）是四個樣品的 X 射線結果。

然后團隊將其 X 射線結果與韓國團隊進行比較，結果發(fā)現(xiàn)，東南大學制備的樣品的 X 射線與韓國研究報告的 X 射線吻合非常好，并且比韓國樣品的純度更高一點。從下圖可以看到，Cu_2S 的峰很小。
看起來東南大學制備的樣品純度似乎還更高點。
最重要的是零電阻結果。
該團隊的測量是從 300K（約 27℃）開始一直往低溫測，接通的電流是 1mA。下圖 3（a）右下展示了測量樣品，它本身比較脆，因而很難弄成一個規(guī)則形狀。同時也為了節(jié)省時間，他們直接將樣品調(diào)成了不規(guī)則形狀，進行四引線法的電阻率測量。
從圖 3（a）的結果來看，樣品在高溫下表現(xiàn)出一點點半導體行為，但隨著溫度的不斷降低，在 110K 溫度左右電阻基本上降到了 0。這時電阻的數(shù)值大約在 10^-5 到 10^-6 Ω，電流是 1mA，因而電壓值在 10^-8 或 10^-9 V，達到了測量用儀器 PPMS 的極限?；诖?，該團隊認為觀測到了零電阻。
另外在 250K 溫度左右出現(xiàn)了奇怪的電阻率下降，目前團隊并不清楚確切原因，有可能是電極不干凈導致的。
同時在圖 3（b）中測量了磁場對樣品的超導轉變，結果發(fā)現(xiàn)在磁場下，樣品的超導轉變比較穩(wěn)定，T_c^zero 只有一點點變化。不過奇怪的是，在低場比如 0、1、3 和 5T（特斯拉，磁感應強度單位）的時候，隨著磁場的增加，超導轉變區(qū)域更往低溫走；但在 7、9 T 時，超導轉變又回轉了。目前不清楚什么原因造成的。

其實，團隊在 8 月 1 日下午就觀察到了類似于超導轉變的電阻率陡降行為，但那時的電阻率不到 0，數(shù)值很小。后來加緊挑選樣品，一共測了 6 片樣品，但只在 1 片樣品里面觀測到了零電阻，其他大多數(shù)產(chǎn)生的是半導體行為。
此外，團隊還對這塊觀測到零電阻的樣品做了邁斯納效應的測量（即完全抗磁性測量），但并沒有觀測到完全抗磁性。所以他們猜測，如果該樣品的零電阻是超導造成的話，它的超導組分應該還是比較低的。
最后，孫教授重申，在 LK-99 材料里成功觀測到 110K 以下零電阻并不是室溫超導的證據(jù)。至于是否具備超導，有待進一步的探索和測量。
目前，這篇論文已經(jīng)提交至了預印本網(wǎng)站 arXiv。作者來自東南大學物理學院超導研究團隊，由三名學生侯強、魏偉、周鑫以及孫悅教授、施智祥教授共同完成。

論文鏈接：https://arxiv.org/abs/2308.01192
該研究清晰地展示了電阻下降到 0 的整個過程，110K 的轉變溫度展現(xiàn)了此類材料具有一定潛力。
在視頻和論文提交后，物理研究圈內(nèi)初步對研究進行了解讀。人們認為，該結果似乎證明了 LK99 的方向是可行的。

同時，有高溫超導現(xiàn)象，但沒有完全抗磁性，這意味著研究還有一系列需要推進的地方。有人認為東南大學的研究有可能證明 LK99 方向具有可行性：110K 屬于液氮溫區(qū)，材料又在常壓下，已經(jīng)屬于優(yōu)良的高溫超導體，理論上問題或許已經(jīng)不大，只差進一步的工藝改進。
迄今為止，科學家們提出的各類超導體。

也有人表示，該研究的電阻數(shù)據(jù)可信度存在問題，導致低電阻部分不可信。如果只降溫，不太可能改變材料的費米面狀態(tài)。
在東南大學之前，昨天試制 LK-99 顯示出抗磁性的曲阜師范大學團隊傳出了進一步的消息，結果較為悲觀：顆粒幾乎不導電。

同樣是在昨天下午，韓國超導學會宣布成立常溫常壓超導體 LK-99 驗證委員會，并表示「如果獲得 LK-99 材料樣品，將負責進行第二輪驗證。」
該委員會由首爾國立大學教授 Kim Chang-young 擔任主席。目前正在成均館大學和高麗大學進行復現(xiàn)實驗。
圖源：https://twitter.com/R9TqYzz3Gta1Tcd/status/1686607258711629824
在進一步的驗證結果出現(xiàn)之前，我們還需等待。
參考鏈接：https://www.zhihu.com/question/613850973/answer/3140984921