再難翻身,中國科學家掏出 LK-99 非超導體確鑿證據

作者 | 發布日期 2023 年 11 月 29 日 15:59 | 分類 自然科學 line share follow us in feedly line share
再難翻身,中國科學家掏出 LK-99 非超導體確鑿證據


韓國 LK-99 材料討論從沸沸揚揚到逐漸沉寂已四個月,越來越多復刻實驗表明 LK-99 並非室溫超導材料,最近中國科學院物理研究所團隊更提供 LK99 非超導確鑿證據,強力反駁韓國團隊的超導主張。

今年稍早,韓國科學家 Sukbae Lee、Ji-Hoon Kim、Young-Wan Kwon 發表未經同行評審論文,宣布以簡單設備成功製造室溫超導材料,命名為 LK-99。

由於室溫超導體對電力傳輸、強力磁場、資訊等都有巨大應用前景,可能引發能源領域重大變革甚至新工業革命,因此 LK-99 不僅備受科學界關注,也吸引許多非專業人士討論,社群媒體紛紛傳報。

無數科學研究團隊或業餘愛好者都迅速跟進複製,卻沒有一個團隊得出同樣超導性直接證據,即觀測到完全抗磁性(邁斯納效應)和零電阻行為。最令人費解的是,什麼原因導致 LK-99 電阻率急劇下降?以及這現象為什麼只有少數樣品發生?

中國科學院物理研究所團隊仔細分析韓國團隊論文,發現製備方法導致 LK -99 有大量 Cu₂S 雜質,直接寫下 LK99 非超導確鑿證據。

與超導行為完全不同

研究員表示,Cu₂S 在溫度 400K 附近會發生結構相變,從高溫六角相變為低溫單斜相,Cu₂S 的電導及熱膨脹係數在相變溫度發生明顯變化,因此猜測 LK-99 的超導電阻陡變行為可能是雜質 Cu₂S 所致。

進一步測量純 Cu₂S 後發現,材料在 400K 附近電阻率變化三至四個數量級,與 LK-99 所謂超導行為相似,但這種結構相變為一級相變,於升降溫測量時能會有遲滯行為,與二級相變的超導轉變完全不同。

為了重複韓國團隊實驗,中國團隊製作含不同 Cu₂S 雜質的 LK-99 樣品:樣品 S1(含 5% Cu₂S)和 S2(含 70% Cu₂S),發現電阻都在超導轉變處發生變化,S2 樣品與韓國團隊報告的行為高度相似。

而電阻、磁化率測量結果也都觀測到遲滯行為,磁化曲線也是標準弱抗磁特性,這些都與超導行為完全不同,因此該團隊斷定,韓國 LK-99 觀察到電阻下降行為起源於 Cu₂S 的一級結構相變,LK-99 並非室溫超導體。

(首圖來源:Julian Litzel (Jullit31), CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons)

延伸閱讀: