北大、普林斯頓大學兩記重錘！韓國LK-99常溫常壓超導體更可能是磁體！

LK-99最新進展，普林斯頓大學Schoop Lab復現失敗，還提出一個新觀點：

(資料圖)

根據形成能計算，在鉛原子位點摻雜銅似乎不可行。

特別之處在于，他們提到所合成的樣品晶體在放大鏡下是透明的。

團隊在磁性和電阻測量中都沒有觀察到超導跡象；理論計算結果則是銅的摻雜不穩定，電子結構不利于超導，更利于磁性。

這篇整整38頁的論文，最終給出的結論支持了昨天北大團隊論文的結果：

Pb?Cu(PO?)?(OH)?更有可能是磁體，而不是常溫常壓超導體。

目前論文還沒有上傳到arXiv，僅僅是一個谷歌文檔也引起了大量關注。

即將到普林斯頓任化學和生物工程助理教授的Andrew S. Rosen表示：

（銅原子取代鉛需要的額外能量） eV，這能量太高了。

對于按照這個結論為什么卻能看到部分復現成功的案例，量子材料物理教授Prof. Michael S Fuhrer指出，普林斯頓團隊這篇論文真正的結論應該是“韓國團隊提出的結構并不一定準確，可能與實驗中的真實物質不一樣”。

不過低溫物理學家、量子系統工程師Jorrit de Boer認為，這是非常著名的研究組寫的非常詳盡的論文，他們在復雜晶體“生長”和電子理論領域都是頂尖水平。

論文中還包含“為什么用任何合成方法都極不可能發生鉛-銅替代的根本原因。當然（與韓國團隊樣品）不是完全相同的晶體，但似乎結束了。

普林斯頓團隊怎么說？

普林斯頓團隊對自己的研究給出了一段總結：

按照（韓國團隊）描述的流程合成出樣品，是多相的。

其中核心材料磷灰石單晶是可分離且透明的。用單晶X射線衍射法（SXRD）分析與已發布的樣品粉末模式一致。

根據形成能計算，在鉛原子位點摻雜銅似乎不可行。

另外，即使假設韓國團隊起初的銅摻雜結構是正確的，對于給定結構，理論也預測由于局域化的平坦能帶，該材料的基態將是磁性的。

下面具體來看。

實驗部分，普林斯頓團隊的樣品與韓國團隊原始LK-99相比有更多的雜質相，但可以把主相分離出來。

分離后各成分，與之前X射線衍射實驗數據（黑色）對比較為一致。

分離出來后的粉末，在顯微鏡下觀察是透明的。對光透明說明對電磁場沒有很強的吸收，所以更有可能不是導體。

接下來，他們從頭開始進行形成能計算，并得到銅原子取代鉛需要的能量在熱力學上高度不利的結果（如下圖所示）。

團隊還進行了聲子譜（Phonon Spectru）的從頭計算，發現未摻雜和銅摻雜的結構都存在虛聲子模式，說明結構不穩定。

緊束縛模型（Tight Binding Model）計算結果表示，Cu在費米能級形成高密度平坦區。根據量子幾何學表明為強局域化態，不利于形成超導，更易導致磁性。

相互作用哈密頓量（Interacting Hamiltonian）的計算結果也顯示該系統具有強電子關聯效應，有利于形成磁性，不利于超導。

三種計算互為補充，都顯示該系統電子強關聯效應明顯，不利于超導。

另外，當探測銅摻雜結構時，發現不同結構的材料在15度處都出現了一個新的衍射峰，峰的強度會因陰離子的類型和Cu的摻雜位置而變化。

如果忽略這個峰，Cu?摻雜的Pb?Cu(PO?)?O與實驗數據的匹配程度最好，這表明存在Cu摻雜位置的結構不確定性。

從這些模擬結果來看，作者對銅能有序摻雜進入磷灰石礦物結構表示懷疑。

在看過論文后，馬里蘭大學量子材料中心建議普林斯頓團隊后續測量樣品在低溫條件的性質。

普林斯頓團隊表示未來會考慮。

中科院物理所也發了論文

最后再來總結一下目前LK-99復現/研究的最新進展。

研究方面，昨天北大團隊論文之后，中科院物理所北京凝聚態物理國家研究中心也發表論文。

在電阻率和磁化率中觀察到了急劇地“類超導轉變”和熱滯行為，然而沒有觀察到低于轉變溫度的零電阻率。

我們認為，LK-99中所謂的超導行為很可能是由于Cu?S在385K左右的一級結構相變引起的電阻率降低，從β相到低溫下的γ相。

復現實驗方面，航天工程師老哥安德魯把15g樣品翻了個遍，也沒找到第三個有磁性反應的碎片。

目前已經把自己的制備的樣品交給南加州大學跨學科小組進行后續實驗。

另外，日本一家柔性印刷電路板領域的創業公司加入了實驗復現行列，創始人清水信哉表示：

我手頭的設備都全了，盡管出結果的概率極低也值得一試。后續報告時間不確定，請不要期待。

國內方面，知乎賬號@胡豆也更新了最新進展：3個石英管進爐，準備升溫。

其中第三個還按評論區網友建議稍微改動了一下配方，并表示應該是個持久戰。

各個團隊的實驗/研究結果看下來，有人總結道：

現階段任何關于LK-99的生成都毫無用處，因為每個團隊合成的LK-99似乎都不同。必須對韓國團隊直接提供的樣本進行徹底的分析才行。

而據威廉瑪麗學院校報TheFlatHat最新消息，韓國團隊已向威廉瑪麗學院（LK-99論文作者之一金賢德教授所在的大學）發送了一批LK-99材料，預計本月抵達，屆時就將與該校團隊開展分析。

普林斯頓論文：/file/d/1ekD2KVV_SUid2wH__o1ODS3hTl1GUFb5/view?pli=1

中科院物理所論文：/abs/

參考鏈接：

[1]/SchoopLab/status/1689014160477261825

[2]/floates0x/status/1689033398294388736

[3]/item?id=37055514

[4]/about-flat-hat-news/

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