华中科技大学博士后复现 LK-99 磁悬浮现象

B站up 主 @关山口男子技师 放出了华中科技大学合成并验证“LK-99”的视频。

从视频中可以看出这颗晶体的抗磁性效果（部分悬浮）。但据他所说，这颗晶体虽然存在抗磁性，但比较弱，也没有所谓的“零阻”，整体表现就像是半导体曲线。他认为，LK-99 就算具备超导相，也是微量的超导杂质，无法形成连续的超导通路。

据称，华中科技大学材料学院博士后武浩、博士生杨丽，在常海欣教授的指导下，成功首次验证合成了可以磁悬浮的 LK-99 晶体，该晶体悬浮的角度比 Sukbae Lee 等人获得的样品磁悬浮角度更大，有望实现真正意义的无接触超导磁悬浮。

不过他也提到，目前该团队只验证了迈斯纳效应，因为要对这一片只有几十微米大小的样品进行测电阻的话会破坏样品。

迈斯纳效应（Meissner effect）是超导体从一般状态相变至超导态的过程中对磁场的排斥现象，于 1933 年时被瓦尔特・迈斯纳与罗伯特・奥克森菲尔德（Robert Ochsenfeld）在量度超导锡及铅样品外的磁场时发现。

简单来说，在弱场下超导体几乎“排斥”掉所有的磁通量，因此磁力线无法穿透超导体，因此在迈斯纳效应下电导率可被视为无限，即超导体的一种定义。

在有磁场的情况下，该样品被冷却至它们的超导相变温度以下。在相变温度以下时，样品几乎可以抵消掉所有里面的磁场，而他们只是间接地探测到这个效应。

另一方面，因为超导体也要遵守磁通量守恒定律，所以当里面的场减少时，外面的场就会增加。这项实验最早证明超导体不只是完美的导电体，并为超导态提供一个独特的定义性质。

值得一提的是，就目前在复现“室温超导”的全世界各大机构中，似乎只有华中科技大学实现了部分成功。    

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上周韩国研究人员在预印本平台 arXiv 发表了两篇论文，声称发现了第一种室温环境压力超导体。

论文摘要（DeepL 翻译）

论文 1 (https://arxiv.org/abs/2307.12008)：

我们在世界上首次成功合成了在常压下工作的室温超导体（Tc 超过 400 K，127 oC），其结构为改性铅磷灰石（LK-99）。临界温度（Tc）、零电阻率、临界电流（Ic）、临界磁场（Hc）和迈斯纳效应证明了 LK-99 的超导性。LK-99 的超导性源于轻微的体积收缩（0.48%）造成的微小结构变形，而非温度和压力等外部因素。收缩是由 Pb (2)-phosphate 绝缘网络中的 Cu2+ 取代 Pb2+(2) 离子引起的，并产生应力。它同时转移到圆柱形柱的 Pb (1) 上，导致圆柱形柱界面变形，从而在界面上形成超导量子阱 (SQW)。热容量结果表明，新模型适用于解释 LK-99 的超导性。LK-99 的独特结构使得微小的扭曲结构在界面中得以保持，这是 LK-99 在室温和环境压力下保持和显示超导性的最重要因素。

论文 2 (https://arxiv.org/abs/2307.12037)：

利用固态方法合成了一种名为 LK-99 的材料，它是一种改性铅磷灰石晶体结构，成分为 Pb10-xCux (PO4) 6O（0.9<x<1.1）。该材料在超导临界温度 Tc 以上显示出 Pb (6s1) 的欧姆金属特性，在 Tc 以下的室温和大气压力下显示出超导体的迈斯纳效应的悬浮现象。LK-99 样品的 Tc 超过 126.85∘C（400 K）。我们分析认为，这种材料之所以可能具有室温超导性，主要归因于两个因素：一是通过用铜替代铅实现绝缘体 - 金属转变而产生的体积收缩；二是由于在 Tc 时超导凝结，一维（D）链（沿 c 轴的 Pb2-O1/2-Pb2）结构变形而增强的现场排斥库仑相互作用。我们用一维 BR-BCS 理论讨论了室温 Tc 的机理。

研究人员描述了一种铅基掺铜材料 LK-99（代表 Pb10-xCux (PO4) 6O），它是将两种材料 Pb2 (SO4) O 和 Cu3P 按 1:1 比例在真空石英管中加热到 925°C 后形成的。它的制造过程并不复杂，因此预计世界其他地方的实验室会很快对该结果进行验证并公布结果。。