110K零電阻但無(wú)完全抗磁性：東南大學(xué)LK-99超導(dǎo)新進(jìn)展，已有論文

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

室溫超導(dǎo)領(lǐng)域傳來(lái)了最新消息。

昨日，國(guó)內(nèi)華中科技大學(xué)、中科大和曲阜師范大學(xué)等多家機(jī)構(gòu)相繼成功初步復(fù)現(xiàn)了 LK-99 材料。雖然都展現(xiàn)出了抗磁性結(jié)果，但遺憾的是未測(cè)零電阻 —— 它是超導(dǎo)的最佳證據(jù)。
不到一天的時(shí)間，LK-99 材料的零電阻也被成功觀測(cè)出來(lái)了，不過(guò)并不是室溫條件下。
今天凌晨，東南大學(xué)物理學(xué)院教授孫悅發(fā)視頻報(bào)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(cè)到了零電阻，這可能是存在超導(dǎo)電性的一個(gè)很重要的證據(jù)。
不過(guò)，孫悅教授首先聲明并沒有證實(shí)、也沒有發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)。

B 站視頻：https://www.bilibili.com/video/BV1pM4y1p7u5/
這一次是如何驗(yàn)證的？孫悅在參與撰寫的相關(guān)論文中進(jìn)行了詳細(xì)介紹。首先來(lái)看下圖 1 的 X 射線衍射結(jié)果，圖 1（a）和（b）是兩種前驅(qū)物的 XRD 結(jié)果，圖 1（c）是四個(gè)樣品的 X 射線結(jié)果。

然后團(tuán)隊(duì)將其 X 射線結(jié)果與韓國(guó)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，東南大學(xué)制備的樣品的 X 射線與韓國(guó)研究報(bào)告的 X 射線吻合非常好，并且比韓國(guó)樣品的純度更高一點(diǎn)。從下圖可以看到，Cu_2S 的峰很小。
看起來(lái)東南大學(xué)制備的樣品純度似乎還更高點(diǎn)。
最重要的是零電阻結(jié)果。
該團(tuán)隊(duì)的測(cè)量是從 300K（約 27℃）開始一直往低溫測(cè)，接通的電流是 1mA。下圖 3（a）右下展示了測(cè)量樣品，它本身比較脆，因而很難弄成一個(gè)規(guī)則形狀。同時(shí)也為了節(jié)省時(shí)間，他們直接將樣品調(diào)成了不規(guī)則形狀，進(jìn)行四引線法的電阻率測(cè)量。
從圖 3（a）的結(jié)果來(lái)看，樣品在高溫下表現(xiàn)出一點(diǎn)點(diǎn)半導(dǎo)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(shí)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(dá)到了測(cè)量用儀器 PPMS 的極限。基于此，該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為觀測(cè)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(tuán)隊(duì)并不清楚確切原因，有可能是電極不干凈導(dǎo)致的。
同時(shí)在圖 3（b）中測(cè)量了磁場(chǎng)對(duì)樣品的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在磁場(chǎng)下，樣品的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變比較穩(wěn)定，T_c^zero 只有一點(diǎn)點(diǎn)變化。不過(guò)奇怪的是，在低場(chǎng)比如 0、1、3 和 5T（特斯拉，磁感應(yīng)強(qiáng)度單位）的時(shí)候，隨著磁場(chǎng)的增加，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變區(qū)域更往低溫走；但在 7、9 T 時(shí)，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變又回轉(zhuǎn)了。目前不清楚什么原因造成的。

其實(shí)，團(tuán)隊(duì)在 8 月 1 日下午就觀察到了類似于超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的電阻率陡降行為，但那時(shí)的電阻率不到 0，數(shù)值很小。后來(lái)加緊挑選樣品，一共測(cè)了 6 片樣品，但只在 1 片樣品里面觀測(cè)到了零電阻，其他大多數(shù)產(chǎn)生的是半導(dǎo)體行為。
此外，團(tuán)隊(duì)還對(duì)這塊觀測(cè)到零電阻的樣品做了邁斯納效應(yīng)的測(cè)量（即完全抗磁性測(cè)量），但并沒有觀測(cè)到完全抗磁性。所以他們猜測(cè)，如果該樣品的零電阻是超導(dǎo)造成的話，它的超導(dǎo)組分應(yīng)該還是比較低的。
最后，孫教授重申，在 LK-99 材料里成功觀測(cè)到 110K 以下零電阻并不是室溫超導(dǎo)的證據(jù)。至于是否具備超導(dǎo)，有待進(jìn)一步的探索和測(cè)量。
目前，這篇論文已經(jīng)提交至了預(yù)印本網(wǎng)站 arXiv。作者來(lái)自東南大學(xué)物理學(xué)院超導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)，由三名學(xué)生侯強(qiáng)、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(gè)過(guò)程，110K 的轉(zhuǎn)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(duì)研究進(jìn)行了解讀。人們認(rèn)為，該結(jié)果似乎證明了 LK99 的方向是可行的。

同時(shí)，有高溫超導(dǎo)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(jìn)的地方。有人認(rèn)為東南大學(xué)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(dǎo)體，理論上問(wèn)題或許已經(jīng)不大，只差進(jìn)一步的工藝改進(jìn)。
迄今為止，科學(xué)家們提出的各類超導(dǎo)體。

也有人表示，該研究的電阻數(shù)據(jù)可信度存在問(wèn)題，導(dǎo)致低電阻部分不可信。如果只降溫，不太可能改變材料的費(fèi)米面狀態(tài)。
在東南大學(xué)之前，昨天試制 LK-99 顯示出抗磁性的曲阜師范大學(xué)團(tuán)隊(duì)傳出了進(jìn)一步的消息，結(jié)果較為悲觀：顆粒幾乎不導(dǎo)電。

同樣是在昨天下午，韓國(guó)超導(dǎo)學(xué)會(huì)宣布成立常溫常壓超導(dǎo)體 LK-99 驗(yàn)證委員會(huì)，并表示「如果獲得 LK-99 材料樣品，將負(fù)責(zé)進(jìn)行第二輪驗(yàn)證。」
該委員會(huì)由首爾國(guó)立大學(xué)教授 Kim Chang-young 擔(dān)任主席。目前正在成均館大學(xué)和高麗大學(xué)進(jìn)行復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)。
圖源：https://twitter.com/R9TqYzz3Gta1Tcd/status/1686607258711629824
在進(jìn)一步的驗(yàn)證結(jié)果出現(xiàn)之前，我們還需等待。
參考鏈接：https://www.zhihu.com/question/613850973/answer/3140984921