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韩国LK-99不是超导体,科研界总结经验教训

2023-08-22 00:00

Nature杂志发文《LK-99不是超导体——科学侦探如何解开谜团》,梳理了全球多家科研机构证实LK-99并非超导体的证据,解释了这种材料之所以会展现类似超导行为的原因。

电阻率下降、磁悬浮现象、复现样品材料的纯度,此次事件的三个争议点被逐一攻破。

破案的关键是一种名为硫化亚铜的杂质。它解释了LK-99电阻率急剧下降的原因。

韩国此前的结论称,LK-99在104.8℃时,电阻率下降了10倍。在复现验证过程中,科学家们合成并研究了LK-99的样品,他们发现,合成LK-99的的配方存在问题,导致每合成1份纯LK-99,就会产生17份铜和5份硫——此前韩国团队在样品报告中也承认了这一点。

104°C和硫化亚铜,一位美国化学家意识到了问题的关键。104°C是硫化亚铜发生相变的温度。一旦低于该温度,暴露在空气中的硫化亚铜电阻率会急剧下降——这几乎与LK-99的电阻率下降反应相同。科学家们由此判断,LK-99电阻率下降的真正原因,大概率是硫化亚铜杂质。

至于韩国实验视频中展示的磁悬浮现象,哈佛大学的一位前凝聚态研究人员提出了质疑:从视频中看,韩国样品的边缘好像粘在了磁铁上,只是半悬浮的状态,并且看上去具备平衡感。这与真正的超导体可以完全在磁铁上悬浮、旋转甚至倒立,完全不同。

这位研究人员制作了一个压缩石墨屑的球团,上面粘着铁屑,完整复现了韩国视频中的悬浮效果,由此判断LK-99的悬浮更可能是铁磁性的结果。它更可能是一种铁磁体,而非超导体——这一结论与北京大学研究团队的结果近似。北大团队认为,LK-99的样品能够悬浮的原因是铁磁性。

“LK-99是室温超导体”的部分支持者认为,其他研究团队之所以会得出否定结论,是因为他们复现合成LK-99的样品纯度不达标。

德国研究人员的成果回应了这一质疑。他们合成了一种透明的紫色晶体——LK-99纯单晶,消除了硫化亚铜杂质。结果显示,纯LK-99并不是超导体,反倒是一种电阻极高的绝缘体,并且无法做到悬浮。

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