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韩国学者称发现第一个室温常压超导体，目前有待学界同行复现实验

2023-07-27 19:34:31 来源：DeepTech深科技

7 月 22 日，一篇名为“”（第一个室温常压超导体）的论文出现在了预印本网站 arXiv 上，立即引发了热议。

（来源：arXiv）

这篇论文的研究团队全部来自韩国，其中是高丽大学教授，主要研究领域包括凝聚态物理、先进材料等。第一作者 Sukbae Lee，是量子能源研究中心（Quantum Energy Research Center）的 CEO 兼研究员，长期从事高温超导领域的研究，Ji-Hoon Kim 是量子能源研究中心的研究员，也是本次超导样品合成工作的完成人。

【资料图】

（来源：arXiv）

他们改良了一种具有铅磷灰石结构的化合物，用 CuCu2+ 取代了 Pb2+，诱发了微小的晶体结构畸变（表现为 0.48% 的体积收缩），这导致了材料界面处超导量子阱的形成，使得其具备了超导性，超导临界温度在 127 摄氏度，即 400K 以上，而且在常压下就具备超导性。

他们将这种材料命名为 LK-99。通过临界温度（Tc）、零电阻率、临界电流（Ic）、临界磁场（Hc）和迈斯纳效应，都可以证明 LK-99 的超导性。具体来看，他们在 389K（约 125℃）下进行试验，出现了电压等于 0 的情况，由此认为在这一条件下电阻等于 0。

LK-99 外观呈灰黑色，与典型的超导体颜色一致。研究团队也给出了它的晶体结构，LK-99 具有三维网络结构，金属离子被[PO4]四面体包围，形成了间隔 6.514Å 的圆柱体结构，由于铜离子的半径（87pm）比铅离子的半径（133pm）小，因此会在三维网络中产生应力，这直接导致了超导性的出现。

LK-99 的热容曲线也证实了这一点，它不遵循 Debye 模型。同时，LK-99 的 EPR 在全温度范围内都出现类似回旋共振（cyclotron resonance）的信号，这是二维电子气体量子阱的特征信号，这也证实了铅离子和磷酸盐界面上存在超导量子阱（SQW），这是 LK-99 具有超导性的关键。

量子阱是指与电子的德布罗意波长可比的微观尺度上的势阱，它是是一个纳米级的薄层，可以将（准）粒子（通常是电子或空穴）限制在垂直于该层表面的维度上，而其他维度的运动则不受限制。这种限制是一种量子效应。

此前英国剑桥大学的约瑟夫森（）从理论上预言了穿过隧道壁垒的超导电流，即著名的效应，这意味着电子通过隧穿在量子阱之间移动时，电阻将为零。LK-99 中量子阱间隔预计在 3.7 Å～6.5 Å，此时量子阱之间的隧穿效应很可能发生，因此使得这种材料具备了超导性。

（来源：arXiv）

今年 3 月，美国罗切斯特大学的物理学家迪亚斯（）声称自己合成的一种含镥化合物在 1Gpa 的压力下实现了室温超导，但该实验结果未能得到其他研究团队的复现，南京大学闻海虎团队更是通过详实的数据，在 Nature 杂志上发文否定了这一结果。但看起来，似乎韩国团队的实验结果比的发现更加可靠。

他们提供了一段视频，展示了 LK-99 的迈斯纳效应。视频中一块材料被放在磁铁上后，保持悬浮状态。这是物体转变为超导体的特征之一，即迈斯纳效应。这些都是研究中所没有的。目前来看，韩国研究团队这一突破性进展还有待同行进行检验，方知真假。

如果实验结果得到验证，那这将是超导领域的重大突破，在磁悬浮、核聚变、量子计算机等多个领域，室温超导材料的应用将诱发革命性的创新，有望开启一个全新的时代。

（来源：arXiv）

参考资料‍‍

1.https://arxiv.org/abs/2307.12008

2.https://sciencecast.org/casts/suc384jly50n

运营/排版：何晨龙

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