一篇來自中國科學(xué)院研究團隊的最新發(fā)表在arXiv網(wǎng)站的預(yù)印本論文可能為“LK-99是室溫超導(dǎo)體”畫上了句號。

據(jù)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(dǎo)，研究LK-99的預(yù)印本論文“涌入”arXiv網(wǎng)站。但可能馬上就要告一段落：最新發(fā)表在arXiv網(wǎng)站的一篇預(yù)印本論文不僅表示LK-99能室溫超導(dǎo)是假象，還找到產(chǎn)生這一假象的原因——硫化亞銅雜質(zhì)。

此外，來自北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心、美國普林斯頓大學(xué)等機構(gòu)的科研團隊也分別提交預(yù)印本論文稱，雖然觀察到其“燒制”的LK-99樣品均未表現(xiàn)出超導(dǎo)性，更像磁體，而非室溫超導(dǎo)體。

8月9日，前述論文的通訊作者之一、中國科學(xué)院物理研究所研究員、博士生導(dǎo)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(dǎo)體的原因?！薄皩嶒灲Y(jié)果表明（LK-99能常壓室溫超導(dǎo)）是假象，來源于硫化亞銅?！薄癓K-99不超導(dǎo)!  雖然相關(guān)樣品具有弱抗磁性，但不具有完全抗磁性，也沒有零電阻現(xiàn)象?！?/p>

該論文于8月8日15時59分提交至arXiv網(wǎng)站，目前已對外發(fā)布。

另據(jù)《中國科學(xué)報》報道，“LK-99”的室溫超導(dǎo)狂歡中，韓國超導(dǎo)和低溫學(xué)會的發(fā)聲顯得格外顯眼。

8月2日，韓國超導(dǎo)和低溫學(xué)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(jù)量子能源研究中心發(fā)表的兩篇論文和公開視頻，韓國超導(dǎo)與低溫學(xué)會現(xiàn)階段很難將該材料視為室溫超導(dǎo)體，但必須經(jīng)過科學(xué)驗證，于是決定繼續(xù)進行審查。

“LK-99”評估委員會如何看待量子能源研究中心發(fā)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(guān)團隊的復(fù)現(xiàn)工作？

8月9日，韓國超導(dǎo)和低溫學(xué)會“LK-99”評估委員會向《中國科學(xué)報》書面回應(yīng)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(fù)現(xiàn)“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(guān)團隊的實驗，該委員會稱，無論華中科技大學(xué)的工作還是東南大學(xué)的工作，都沒有證明“LK-99”的室溫超導(dǎo)性質(zhì)。

中國科學(xué)院物理研究所團隊：LK-99像超導(dǎo)，但實際不是，硫化亞銅導(dǎo)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(shù)，并與純硫化亞銅的相應(yīng)參數(shù)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(shù)約是5%，樣品2（S2）的這一參數(shù)約是70%。

實驗結(jié)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(xiàn)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(xiàn)出類似半導(dǎo)體的特征。

臨界溫度下的零電阻和完全抗磁性，是超導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(dǎo)”相變，但實際不是。目前的實驗證據(jù)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(xiàn)超導(dǎo)。

前述論文寫道，“我們認為，LK-99中所謂的超導(dǎo)行為很可能是由于硫化亞銅在385K（111.85攝氏度）左右發(fā)生一階結(jié)構(gòu)相變，從高溫下的β相變?yōu)榈蜏叵碌摩孟啵瑥亩鴮?dǎo)致電阻率降低?！?/p>

據(jù)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(guān)研究團隊在預(yù)印本網(wǎng)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(dǎo)能力。隨后，國際上多個研究團隊開始重復(fù)實驗，嘗試合成LK-99，以復(fù)現(xiàn)韓國團隊的實驗結(jié)果。相關(guān)消息對全球股市也產(chǎn)生了影響。

7月31日16時13分，北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院劉知琪教授團隊在預(yù)印本網(wǎng)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(xiàn)象；該材料類似半導(dǎo)體，而非超導(dǎo)體。

8月2日14時59分，東南大學(xué)物理學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師孫悅在預(yù)印本網(wǎng)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(shù)產(chǎn)生的是半導(dǎo)體的行為。其論文稱，“我們的發(fā)現(xiàn)表明，Pb10-xCux(PO4)6O有可能成為尋找高溫超導(dǎo)體的候選材料?！?/p>

北京航空航天大學(xué)科研團隊提交預(yù)印論文稱，沒有在重復(fù)實驗中觀察到磁懸浮現(xiàn)象。

北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心團隊：觀察到LK-99樣品“半懸浮”，但不具超導(dǎo)性

8月6日13時34分，北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心（ICQM）科研人員在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv提交了一篇題為《類LK-99合成樣品的鐵磁半懸浮現(xiàn)象》（Ferromagnetic half levitation of LK-99-like synthetic samples）的研究文章。

該論文稱，環(huán)境條件下的磁半懸浮被認為是一種“壯觀且容易獲得”的現(xiàn)象，因此一直是LK-99材料驗證實驗嘗試的重點。北京大學(xué)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(xiàn)象，但經(jīng)測量，其樣品中不存在邁斯納效應(yīng)或零電阻，因此不具有超導(dǎo)性。實驗結(jié)果表明，其樣品普遍含有微弱但確定的軟鐵磁成分。

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(xiàn)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(jié)構(gòu)，這可能會導(dǎo)致自發(fā)鐵磁性，值得進一步研究?！?/p>

北京大學(xué)副教授、北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心研究員、博士生導(dǎo)師賈爽和北京大學(xué)副教授李源是上述論文的通訊作者。

華中科技大學(xué)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(wǎng)站發(fā)布LK-99驗證實驗視頻而引起轟動的華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院常海欣教授團隊在預(yù)印本網(wǎng)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）。

該論文稱，他們成功合成了LK-99材料，并在室溫和環(huán)境壓力下能以較大的角度“半懸浮”?！拔覀兊难芯拷Y(jié)果表明了結(jié)晶度和適當?shù)你~摻雜的重要性，表明了這種磷酸鹽氧化物中銅氧誘導(dǎo)帶變化的基本潛在超導(dǎo)機制。我們期待更多一致的測試，如室溫下的電學(xué)測試，將顯示出這種磷酸鹽氧化物的巨大潛力?！?/span>

華中科技大學(xué)8月1日首發(fā)在國內(nèi)網(wǎng)站嗶哩嗶哩（B站）上關(guān)于LK-99材料重復(fù)實驗的視頻，在國內(nèi)外社交媒體上大火。相關(guān)視頻被列為前述論文的補充材料。

相關(guān)視頻的簡介寫道，“華中科技大學(xué)材料學(xué)院博士后武浩、博士生楊麗，在常海欣教授的指導(dǎo)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(xiàn)真正意義的無接觸超導(dǎo)磁懸浮。”

相關(guān)視頻的發(fā)布者稱，尚未測量相關(guān)樣品的電阻。因為測電阻需要微納加工，破壞樣品?！澳壳爸挥幸黄苄〉臉悠罚桓覄?，實在不敢動?！闭诩蛹薄盁啤钡谌鷺悠?。

美國普林斯頓大學(xué)等機構(gòu)聯(lián)合團隊：LK-99樣品透明，排除超導(dǎo)

8月9日，美國普林斯頓大學(xué)一篇預(yù)印本論文未發(fā)先火，引起了人們關(guān)注。該論文印證了北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心科研團隊的實驗結(jié)果和結(jié)論。透明的LK-99樣品。

美國普林斯頓大學(xué)前述論文雖已提交，但尚未被預(yù)印本網(wǎng)站正式發(fā)布，作者已將其上傳至網(wǎng)盤，并于9日分享到社交媒體網(wǎng)站上。

該論文相關(guān)研究由美國普林斯頓大學(xué)物理系、化學(xué)系，美國俄勒岡大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)系，德國馬克斯·普朗克固體化學(xué)物理學(xué)研究所等機構(gòu)的科研人員聯(lián)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(dǎo)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(jié)果表明，其樣品沒有表現(xiàn)出高溫超導(dǎo)性。美國普林斯頓大學(xué)物理系、化學(xué)系，美國俄勒岡大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)系，德國馬克斯·普朗克固體化學(xué)物理學(xué)研究所等機構(gòu)的科研人員聯(lián)合完成的一篇預(yù)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(dǎo)體。

研究人員計算發(fā)現(xiàn)，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(xué)上是非常不利的?！捌胶饨Y(jié)構(gòu)的聲子光譜顯示出許多不穩(wěn)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(jié)構(gòu)，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(chǎn)生鐵磁性（或平面外反鐵磁性）?！薄翱傊?，Pb9Cu(PO4)6(OH)2更有可能是磁體，而不是常溫常壓超導(dǎo)體?！?/p>

韓國學(xué)會最新回應(yīng)：尚未有任何結(jié)果證實“LK-99”超導(dǎo)性

《中國科學(xué)報》：量子能源研究中心于2023年7月底在arXiv發(fā)表的論文是否證明“LK-99”是室溫超導(dǎo)體？

韓國超導(dǎo)和低溫學(xué)會：

根據(jù)迄今為止發(fā)表的論文和視頻，我們無法確認“LK-99”是“常壓下的室溫超導(dǎo)體”。原因如下：

首先，量子能源研究中心論文數(shù)據(jù)并沒有表現(xiàn)出典型超導(dǎo)體的特征。在電阻圖中，電阻不為零，只是表現(xiàn)出臨界溫度附近絕緣體到金屬轉(zhuǎn)變的溫度-電阻行為。此外，超導(dǎo)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(dǎo)體中并不典型。

其次，在發(fā)布的視頻中，樣本的運動也可以在非超導(dǎo)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(xiàn)了振蕩。這些特性與超導(dǎo)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(jié)果表明，論文中提出的結(jié)果不足以確認“LK-99”是超導(dǎo)體，需要進一步的研究來證實或否定“LK-99”是室溫超導(dǎo)體的可能性。

《中國科學(xué)報》：需要哪些驗證程序來證明“LK-99”是超導(dǎo)體？

韓國超導(dǎo)和低溫學(xué)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(gòu)共享，以測量作者在論文中呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)。

通常，我們會多次使用超導(dǎo)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(jié)果進行分析并召開正式會議以得出驗證結(jié)論。

《中國科學(xué)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(dǎo)和低溫學(xué)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(fù)制“LK-99”樣品，并測量其在室溫和大氣壓下的超導(dǎo)性能。目前有3家實驗室正在進行這項工作。（編者注：據(jù)韓國超導(dǎo)和低溫學(xué)會公開信息，這3家實驗室為成均館大學(xué)量子材料及超導(dǎo)研究中心、高麗大學(xué)超導(dǎo)材料及應(yīng)用研究中心、首爾大學(xué)復(fù)雜材料新形態(tài)研究中心。）

即使我們沒有在自己的樣品中觀察到超導(dǎo)特性，量子能源研究中心生產(chǎn)的原始樣品也有可能在室溫和大氣壓下是超導(dǎo)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(xué)報》：arXiv上“LK-99”論文的韓國作者是否與韓國超導(dǎo)與低溫學(xué)會進行過關(guān)于新材料開發(fā)的討論？

韓國超導(dǎo)和低溫學(xué)會：

關(guān)于“LK-99”的開發(fā)和發(fā)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(xué)報》：來自其他國家關(guān)于“LK-99”的出版物是否證實了其超導(dǎo)性質(zhì)？

韓國超導(dǎo)和低溫學(xué)會：

截至2023年8月4日上午，尚未有任何結(jié)果證實“LK-99”超導(dǎo)性。包括美國勞倫斯伯克利國家實驗室在內(nèi)的幾個理論研究小組，已經(jīng)通過模擬討論了

“LK-99”超導(dǎo)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(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象，因此僅靠模擬結(jié)果尚不足以確認“LK-99”的超導(dǎo)性。

中國華中科技大學(xué)研究團隊8月4日發(fā)布的一段視頻和相關(guān)ArXiv論文，聲稱已經(jīng)成功復(fù)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(wěn)定，且未出現(xiàn)由磁通捕獲引起的磁懸浮現(xiàn)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(xué)合成了“LK-99”樣品，并報告稱在零下127攝氏度時出現(xiàn)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(jié)果也不能被視為室溫超導(dǎo)的證據(jù)。

來源|觀察者網(wǎng)綜合澎湃新聞、中國科學(xué)報。