一篇來自中國科學院研究團隊的最新發表在arXiv網站的預印本論文可能為“LK-99是室溫超導體”畫上了句號。
據澎湃新聞報道，近日，因為LK-99材料被韓國研究團隊宣稱能夠室溫超導，研究LK-99的預印本論文“涌入”arXiv網站。但可能馬上就要告一段落：最新發表在arXiv網站的一篇預印本論文不僅表示LK-99能室溫超導是假象，還找到產生這一假象的原因——硫化亞銅雜質。
此外，來自北京大學量子材料科學中心、美國普林斯頓大學等機構的科研團隊也分別提交預印本論文稱，雖然觀察到其“燒制”的LK-99樣品均未表現出超導性，更像磁體，而非室溫超導體。
8月9日，前述論文的通訊作者之一、中國科學院物理研究所研究員、博士生導師雒（luò）建林告訴澎湃科技，“我們的工作指出了把LK-99錯認成超導體的原因。”“實驗結果表明（LK-99能常壓室溫超導）是假象，來源于硫化亞銅。”“LK-99不超導! 雖然相關樣品具有弱抗磁性，但不具有完全抗磁性，也沒有零電阻現象。”
該論文于8月8日15時59分提交至arXiv網站，目前已對外發布。
另據《中國科學報》報道，“LK-99”的室溫超導狂歡中，韓國超導和低溫學會的發聲顯得格外顯眼。
8月2日，韓國超導和低溫學會宣布成立“LK-99”評估委員會（該委員會最早命名為“LK-99”驗證委員會），同時宣稱，根據量子能源研究中心發表的兩篇論文和公開視頻，韓國超導與低溫學會現階段很難將該材料視為室溫超導體，但必須經過科學驗證，于是決定繼續進行審查。
“LK-99”評估委員會如何看待量子能源研究中心發表的研究？該委員會的驗證工作是如何進行的？目前進展如何？他們又如何看待中國有關團隊的復現工作？
8月9日，韓國超導和低溫學會“LK-99”評估委員會向《中國科學報》書面回應了上述問題。該委員會稱，他們目前在兩只腳走路，一方面自己復現“LK-99”實驗，另一方面希望從量子能源研究中心獲取樣本，并對其進行交叉測量。
對于中國有關團隊的實驗，該委員會稱，無論華中科技大學的工作還是東南大學的工作，都沒有證明“LK-99”的室溫超導性質。
中國科學院物理研究所團隊：LK-99像超導，但實際不是，硫化亞銅導致假象
硫化亞銅是“燒制”LK-99的原材料之一。LK-99是銅摻雜的鉛磷灰石材料，成分為Pb10-xCux(PO4)6O (0.9<x<1.1)。
在實驗中，吳偉等研究人員“燒制”了不同硫化亞銅含量的兩種LK-99，分別測量其電阻、抗磁性等參數，并與純硫化亞銅的相應參數進行對比。其中，樣品1（S1）的反映硫化亞銅含量的“強度比”參數約是5%，樣品2（S2）的這一參數約是70%。
實驗結果顯示，樣品S1在370K（96.85攝氏度） 時電阻率躍變，并伴有熱滯后現象；樣品S2在370K（96.85攝氏度）時電阻率急劇下降，在100K（零下173.15攝氏度）以下，電阻率隨著溫度的降低而增加，表現出類似半導體的特征。
臨界溫度下的零電阻和完全抗磁性，是超導體的兩個重要特征。
雒建林向澎湃科技表示，硫化亞銅在400K（126.85攝氏度）附近存在一個由“六角相”到“單斜相”的結構相變。在相變點附近，其電阻下降3個多量級。這看起來像“超導”相變，但實際不是。目前的實驗證據表明，無法通過增減樣品中硫化亞銅的含量或其他辦法實現超導。
前述論文寫道，“我們認為，LK-99中所謂的超導行為很可能是由于硫化亞銅在385K（111.85攝氏度）左右發生一階結構相變，從高溫下的β相變為低溫下的γ相，從而導致電阻率降低。”
據澎湃新聞此前報道，7月22日上午，韓國量子能源研究中心公司相關研究團隊在預印本網站arXiv上先后提交兩篇類似的論文，宣稱一種命名為LK-99的銅摻雜鉛磷灰石材料擁有“室溫+常壓”超導能力。隨后，國際上多個研究團隊開始重復實驗，嘗試合成LK-99，以復現韓國團隊的實驗結果。相關消息對全球股市也產生了影響。
7月31日16時13分，北京航空航天大學材料科學與工程學院劉知琪教授團隊在預印本網站arXiv上提交論文。該論文稱，其合成的LK-99樣品的室溫電阻不為零，也沒有觀察到它存在磁懸浮現象；該材料類似半導體，而非超導體。
8月2日14時59分，東南大學物理學院教授、博士生導師孫悅在預印本網站arXiv提交論文稱，在100K（零下173.15攝氏度）以上溫度時，其LK-99樣品測得零電阻，但是沒有抗磁性。孫悅在視頻中稱，一共測了6片樣品，但只在1片樣品里面觀測到了零電阻，其他樣品大多數產生的是半導體的行為。其論文稱，“我們的發現表明，Pb10-xCux(PO4)6O有可能成為尋找高溫超導體的候選材料。”
北京航空航天大學科研團隊提交預印論文稱，沒有在重復實驗中觀察到磁懸浮現象。
北京大學量子材料科學中心團隊：觀察到LK-99樣品“半懸浮”，但不具超導性
8月6日13時34分，北京大學量子材料科學中心（ICQM）科研人員在預印本網站arXiv提交了一篇題為《類LK-99合成樣品的鐵磁半懸浮現象》（Ferromagnetic half levitation of LK-99-like synthetic samples）的研究文章。
該論文稱，環境條件下的磁半懸浮被認為是一種“壯觀且容易獲得”的現象，因此一直是LK-99材料驗證實驗嘗試的重點。北京大學研究團隊雖然在一些片狀的小碎片樣品中成功地觀測到了“磁半懸浮”現象，但經測量，其樣品中不存在邁斯納效應或零電阻，因此不具有超導性。實驗結果表明，其樣品普遍含有微弱但確定的軟鐵磁成分。
北京大學量子材料科學中心（ICQM）科研團隊合成的LK-99樣品。
研究團隊認為，軟鐵磁足以解釋其樣品在強垂直磁場中的半懸浮現象。該論文稱，“最近的計算顯示，Pb10-xCux(PO4)6O中存在平帶狀電子結構，這可能會導致自發鐵磁性，值得進一步研究。”
北京大學副教授、北京大學量子材料科學中心研究員、博士生導師賈爽和北京大學副教授李源是上述論文的通訊作者。
華中科技大學團隊：樣品可大角度“半懸浮”，但未測電阻
8月3日凌晨3時13分，曾在嗶哩嗶哩網站發布LK-99驗證實驗視頻而引起轟動的華中科技大學材料科學與工程學院常海欣教授團隊在預印本網站arXiv提交論文，公開了他們的實驗進展。該論文的標題是《LK-99的成功合成和室溫常壓磁懸浮》（Successful growth and room temperature ambient-pressure magnetic levitation of LK-99）。
華中科技大學材料科學與工程學院常海欣教授團隊合成LK-99的實驗步驟和最終樣品。
該論文稱，他們成功合成了LK-99材料，并在室溫和環境壓力下能以較大的角度“半懸浮”。“我們的研究結果表明了結晶度和適當的銅摻雜的重要性，表明了這種磷酸鹽氧化物中銅氧誘導帶變化的基本潛在超導機制。我們期待更多一致的測試，如室溫下的電學測試，將顯示出這種磷酸鹽氧化物的巨大潛力。”
華中科技大學8月1日首發在國內網站嗶哩嗶哩（B站）上關于LK-99材料重復實驗的視頻，在國內外社交媒體上大火。相關視頻被列為前述論文的補充材料。
相關視頻的簡介寫道，“華中科技大學材料學院博士后武浩、博士生楊麗，在常海欣教授的指導下，成功首次驗證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，有望實現真正意義的無接觸超導磁懸浮。”
相關視頻的發布者稱，尚未測量相關樣品的電阻。因為測電阻需要微納加工，破壞樣品。“目前只有一片很小的樣品，不敢動，實在不敢動。”正在加急“燒制”第三批樣品。
美國普林斯頓大學等機構聯合團隊：LK-99樣品透明，排除超導
8月9日，美國普林斯頓大學一篇預印本論文未發先火，引起了人們關注。該論文印證了北京大學量子材料科學中心科研團隊的實驗結果和結論。透明的LK-99樣品。
美國普林斯頓大學前述論文雖已提交，但尚未被預印本網站正式發布，作者已將其上傳至網盤，并于9日分享到社交媒體網站上。
該論文相關研究由美國普林斯頓大學物理系、化學系，美國俄勒岡大學化學與生物化學系，德國馬克斯·普朗克固體化學物理學研究所等機構的科研人員聯合完成。
該論文稱，在最近的一系列報道中，摻雜磷灰石鉛（LK-99）被認為是一種候選的常溫常壓超導體。然而，從實驗和理論角度來看，這些說法在很大程度上都沒有得到證實。為此，研究團隊合成了LK-99樣品，但分析結果表明，其樣品沒有表現出高溫超導性。美國普林斯頓大學物理系、化學系，美國俄勒岡大學化學與生物化學系，德國馬克斯·普朗克固體化學物理學研究所等機構的科研人員聯合完成的一篇預印本論文稱，LK-99樣品更有可能是磁體，而不是常溫常壓超導體。
韓國學會最新回應：尚未有任何結果證實“LK-99”超導性
《中國科學報》：量子能源研究中心于2023年7月底在arXiv發表的論文是否證明“LK-99”是室溫超導體？
韓國超導和低溫學會：
根據迄今為止發表的論文和視頻，我們無法確認“LK-99”是“常壓下的室溫超導體”。原因如下：
首先，量子能源研究中心論文數據并沒有表現出典型超導體的特征。在電阻圖中，電阻不為零，只是表現出臨界溫度附近絕緣體到金屬轉變的溫度-電阻行為。此外，超導體通常在臨界溫度以上磁化率會回歸接近零，但在“LK-99”中仍然保持顯著負值，這在超導體中并不典型。
其次，在發布的視頻中，樣本的運動也可以在非超導體材料中觀察到。在視頻中，“LK-99”在磁鐵上方漂浮，但始終有一部分接觸磁鐵，并且在磁鐵移動后似乎出現了振蕩。這些特性與超導體的磁懸浮特性不一致。該論文聲稱樣品只能部分懸浮是因為樣本還不夠完美，但磁鐵和樣品之間存在吸引力，這可以解釋為一種相對排斥力讓樣品與磁鐵保持了一定距離。
這些觀察結果表明，論文中提出的結果不足以確認“LK-99”是超導體，需要進一步的研究來證實或否定“LK-99”是室溫超導體的可能性。
《中國科學報》：需要哪些驗證程序來證明“LK-99”是超導體？
韓國超導和低溫學會：
一旦量子能源研究中心提供樣本，我們將與幾個獨立機構共享，以測量作者在論文中呈現的數據。
通常，我們會多次使用超導量子干涉儀（SQUID）傳感器測量樣品的電阻和磁化率，接下來對觀察到的結果進行分析并召開正式會議以得出驗證結論。
《中國科學報》：目前，“LK-99”評估委員會正在進行什么樣的驗證過程，驗證進展如何？
韓國超導和低溫學會：
驗證分為兩種方式進行。
首先，我們將按照論文中提出的方法自行復制“LK-99”樣品，并測量其在室溫和大氣壓下的超導性能。目前有3家實驗室正在進行這項工作。（編者注：據韓國超導和低溫學會公開信息，這3家實驗室為成均館大學量子材料及超導研究中心、高麗大學超導材料及應用研究中心、首爾大學復雜材料新形態研究中心。）
即使我們沒有在自己的樣品中觀察到超導特性，量子能源研究中心生產的原始樣品也有可能在室溫和大氣壓下是超導體。因此，我們還需要從量子能源研究中心獲取樣本，并對其進行交叉測量。一旦我們收到量子能源研究中心的樣本，將會立即進行交叉測量。
《中國科學報》：arXiv上“LK-99”論文的韓國作者是否與韓國超導與低溫學會進行過關于新材料開發的討論？
韓國超導和低溫學會：
關于“LK-99”的開發和發布，我們不知道之前有任何會議報告或論文。我們已在請求樣本，并在得到樣本后進行交叉測量。
《中國科學報》：來自其他國家關于“LK-99”的出版物是否證實了其超導性質？
韓國超導和低溫學會：
截至2023年8月4日上午，尚未有任何結果證實“LK-99”超導性。包括美國勞倫斯伯克利國家實驗室在內的幾個理論研究小組，已經通過模擬討論了“LK-99”超導的可能性。然而，目前尚無理論可以解釋在室溫和大氣壓下發生超導現象，因此僅靠模擬結果尚不足以確認“LK-99”的超導性。
中國華中科技大學研究團隊8月4日發布的一段視頻和相關ArXiv論文，聲稱已經成功復制了“LK-99”，但這還不是最終的驗證，因為視頻中的磁懸浮并不穩定，且未出現由磁通捕獲引起的磁懸浮現象，而且研究人員自己也承認他們尚未證明電阻為零。
中國東南大學合成了“LK-99”樣品，并報告稱在零下127攝氏度時出現了接近零的電阻率。然而，他們也表示在這些樣品中沒有觀察到任何抗磁性，因此這個結果也不能被視為室溫超導的證據。
研究人員計算發現，該材料的六邊形通道中可能含有 OH-陰離子，而不是二價氧陰離子；而且銅的替代在熱力學上是非常不利的。“平衡結構的聲子光譜顯示出許多不穩定的聲子模式。”“盡管最初曾試圖以這種方式對 LK-99 進行建模，但銅是否以有意義的濃度進入該結構，仍值得懷疑。” “這種帶不太可能支持強超流性，反而容易在低溫下產生鐵磁性（或平面外反鐵磁性）。”“總之,Pb9Cu(PO4)6(OH)2更有可能是磁體，而不是常溫常壓超導體。”
來源：觀察者網綜合澎湃新聞、中國科學報
