已经五天了,韩国常压室温超导材料被验证成功了吗?

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刚刚‼️常温常压超导已经被证明
美顶尖实验室论文出炉
几个小时前,美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)在 arXiv 上提交了一篇论文,其结果支持 LK-99 作为室温环境压力超导体。
在该研究中,LBNL 纳米结构材料理论研究员 Sinéad Griffin 使用美国能源部的计算能力进行模拟,称已经为铜掺杂铅磷灰石的超导性找到了理论基础,费米能级的孤立平带是超导晶体的标志。
通过计算机模型,我们从理论上描述了若现实世界中存在常温超导,其材料应具有什么性质。而如今吸引全球关注的 LK-99 具有这种特殊性质。
这可能也是相关研究中,第一个证实了「常温常压超导体」理论可行的。在论文提交之后,作者第一时间发推:论文 drop 了,可以睡会儿了
论文题目为《Origin of correlated isolated flat bands in copper-substituted lead phosphate apatite》。
伯克利LBNL劳伦斯伯克利国家实验室研究员得超级计算机模拟,验证了韩国这篇论文在理论上的可行性。 而且非常确信。而且可能找到更多类似的,更加简单的超导材料。
LK-99的模拟实验,开启了新的玩法。
伯克利的理论模拟,也表明这个化合物比想象的要难合成。
only form when the copper atom percolates into the less likely location in the crystal lattice, or the 'higher energy' binding site. This means the material would be difficult to synthesize since only a small fraction of crystal gets its copper
最大的赢家居然是哔哩哔哩。
ps这次华科进展最快,一个很大的原因是open mind。他们在第一锅结果很粗糙的情况下,分享了他们的结果。很多人看热闹,但是确实有他们的同行给了他们很多的具体的建议,以及提供了一些线索,比如韩国人在论文中可能没有详细说的步骤,比如氧气,比如退火,他们很快就烧了第二锅,就验证了迈斯纳效应。为了测电流,他们现在在烧第三锅。这迭代速度…….
编辑于 2023-08-01 16:15・IP 属地美国查看全文>>
mintu22 - 233 个点赞 👍
8月1日下午15时,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。
样品非常微小 样品在磁场中呈现出一定的抗磁性 当然,华中科技大学团队目前还没有测量电阻,只是显微镜辅助下的抗磁性测试,原论文中的电阻疑点并没有得到新的数据。
与此同时,美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)的科学家在arxiv上发文,通过模拟计算,从理论上说明LK-99是一种室温常压超导体!
论文模拟了韩国原始作者提出的材料形变,即二价铜渗透到晶体结构中,取代二价铅,导致晶体略微变形并收缩0.5%。这种结构使得LK-99具有独特的导电路径。
图1(a)为具有两个等效Pb位点的磷酸铅磷灰石结构,O或OH柱位于由Pb(2)六边形结构定义的中心柱中。(b) 计算了Pb10(PO4)6OH2的电子定域函数,Pb(2)周围的氧原子被孤对排斥。 作者使用美国能源部提供的算力,在Lawrence Berkeley National Lab进行了模拟。铜离子挤压晶格变形后产生的导电路径处于恰到好处的位置,非常靠近“费米面”,因此可能产生“超导”。这就类似于飞机在靠近海洋表面飞行,因为“地效”会提供更大的升力。靠近费米面的导电通路就好比位于“海平面以上0英尺”,附近的导电路径越多,超导温度就越高。
不过,这些导电路径出现很困难。仅当铜原子渗透到晶格中刁钻的位置或“高能”结合位时,才会形成超导性。因此,高纯度的LK-99材料很难合成,目前还没有将铜原子精确放在正确位置的成熟工艺。
这次是否能见证历史,我们拭目以待!
LK-99背后的故事,有兴趣的可以看这篇疑似作者(李石培)的回忆:
编辑于 2023-08-01 19:56・IP 属地北京查看全文>>
白格 - 187 个点赞 👍
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。
发布于 2023-08-01 15:49・IP 属地北京真诚赞赏,手留余香还没有人赞赏,快来当第一个赞赏的人吧!查看全文>>
牧野流星 - 51 个点赞 👍
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吉尔伽美食 - 33 个点赞 👍
华科复现成功了,B站有直播。
效果比韩国人自己发的还更好。
至少可以确认韩国人没造假了。即使不能稳定复现,也提供了非常明确的研究方向。
期待见证历史。
发布于 2023-08-01 16:45・IP 属地北京真诚赞赏,手留余香还没有人赞赏,快来当第一个赞赏的人吧!查看全文>>
流沙 - 18 个点赞 👍
咱外行人也不懂,只知道今天15点多一点的时候看到验证的视频,瞬间手中的书都不香了,已经开始想着去学材料了(手动狗头)。
三连好习惯 感觉这段时间材料老哥心都要在嗓子眼了。看了挺多目前相关方面的结论,总结如下:
1.韩国的室温超导可信度增加,但还需要进一步证实。
2.不要半场开香槟,但不管怎样,都有不小收获。
over,静待接下来的消息~
发布于 2023-08-01 16:44・IP 属地安徽查看全文>>
奚至矣 - 1 个点赞 👍
来自韩国的物理学家团队,近日在预印本网站arXiv上传了两篇论文,宣称发现了首个室温常压下的超导体。
论文声称:在常压条件下,一种改性的铅磷灰石(文中称为LK-99)能够在127℃以下表现为超导体。
论文一经公布,便在网络上引发了热烈讨论。
arXiv上的论文截图 图片来源:参考资料[1]
看到这条新闻的你,一定会产生这样的疑问:怎么又是室温超导?怎么又吵翻天了?以及,为什么有种似曾相识的感觉?
太长不看版
- 超导是材料在一定温度下电阻变为0的物理现象;
- 超导体的应用有望为科技带来巨大变革,但苦于超导转变温度过低,应用受限;
- 室温条件下的超导体是超导研究人员的终极梦想;
- 此次引爆舆论的韩国论文尚未通过同行评议,对于论文宣称的结果需保持谨慎,还需进一步实验验证。
超导是什么?
物理上,超导(superconductivity)是材料在低于一定温度时电阻变为0的现象,转变后的材料称为超导体(superconductor)。
中学课本里提到过,在一个电路中,导线里的电荷在电压驱动下会像跑步运动员一样运动,从而形成电流,但经过导体的电阻会阻碍它们的运动。
如果电路由超导体组成,电荷就能在电路中自由自在地奔跑,电流会一直流动下去。在一个超导铅制成的环路中,可以连续几个月都观测不到电流有减弱的迹象。
超导现象由昂内斯在1911年发现
图片来源:诺贝尔奖官网
除了电阻为0以外,超导体还有另一个奇特的性质,称为完全抗磁性。材料转变成超导体后,就好像武僧使出了金钟罩,体内的磁场会“排斥”掉几乎所有的磁通量,磁力线无法穿透超导体。
这个现象也被称为迈斯纳效应。
根据超导体的完全抗磁性,可以做个有趣的实验:在超导体的正下方放置一个磁体,磁体在周围产生磁场,而超导体的内部不允许磁场存在,从而产生相反磁场,与磁体互相排斥。
如果排斥力和超导体的重力相平衡,就能让超导体悬浮在半空中,仿佛科幻小说中的场景。
后来物理学家总结,要看一个材料是不是超导体,就看它是否同时具有零电阻现象和完全抗磁性的特性,两者缺一不可。
因为自身特殊的性质,超导体引发了人们对它未来应用的无限遐想。比如:
- 零电阻的电路几乎没有热损耗,使用超导体材料进行长距离大容量输电,能极大地减少能量浪费,提高能源利用效率;
- 超导线运用于发电机、电动机能大幅提高电流强度和输出功率;
- 超导体制作超大规模集成电路的连线,能解决散热问题,提高运算速度。
超导体的现实应用,有可能为科学技术带来巨大而深刻的变革。
可惜,理想很丰满,现实很骨感。直到目前为止,超导体的实际应用还主要集中在粒子加速器、磁悬浮、超导量子干涉仪等特定情境中。在电力工程方面,尤其是被寄予厚望的超导线长距离输电,大范围应用仍然遥遥无期。
是什么限制了超导体的大范围应用?根本原因只有一个:温度。
高温超导体
材料转变为超导体的温度被称为超导临界温度(Tc),低于这个Tc,超导体才能保持自身的超导性质。
然而,绝大多数材料的Tc都非常低,基本都在-220℃以下,需要借助液氮或液氦等维持低温环境。
想象一下,辛辛苦苦建造一条几百公里的超导输电线,还需要全程浸泡在液氮中冷却,成本得多么夸张!
所以为了让超导体得到更广泛的应用,必须要找到Tc更高、最好是室温条件下(大约25℃左右)也能保持超导性质的材料。
从发现超导现象开始,物理学家对高Tc超导体的寻找从未停止,但一直举步维艰。
在发现超导最开始的70多年内,Tc的上限连突破-240℃都很困难。还好后来物理学家陆续发现Tc超过-173℃的超导体,目前超导体最高临界温度的记录保持者是150万个大气压下的硫化氢,Tc大约是-73℃,离理想的室温还是有一定距离,如此高压的条件也意味着难以实际应用。
韩国的“室温超导”
看到这,如果你还记得开头的内容的话,就发现这个韩国团队发表的论文有多么惊世骇俗了——他们宣称发现了常压下Tc大约是127℃的超导体,不仅把Tc带到室温,更是一下子直接提高了200度!
根据论文描述,他们把多种含铅、铜和磷的材料经过一定组合后分别混合加热,制备得到一种掺杂铜的铅-磷灰石晶体,并且称之为LK-99。
论文提供的LK-99的照片 图片来源:参考资料[1]
然后,他们测量了LK-99的物理性质。
根据他们给出的实验结果,在127℃以下,给LK-99施加电流,在一定的电流范围内电压都基本为零,表现出了零电阻的特性。
论文宣称,温度、电流和磁场达到一定临界值后,零电阻现象也随之消失,符合超导体的性质。
在达到临界电流前,LK-99的电压趋于零,
表现出零电阻 图片来源:参考资料[1]
除了零电阻以外,超导体的另外一个重要特性是完全抗磁性。
对此,团队提供了实验数据图,还在网上发表了视频演示。视频中,在室温常压的环境下,一小片LK-99样品放在一块磁铁上,一端贴近磁铁,另一端自发抬升,仿佛受到了某种排斥力。
不过,视频里的抬升并不像很多超导体的迈斯纳效应那样,完全悬浮在磁铁上。事实上,部分强抗磁性的材料,比如铁磁粉末压块,在强磁场下也会和磁体排斥,出现视频中类似的抬升效果。
因此,单凭这段视频,并不能证明LK-99拥有超导体那样的完全抗磁性。
但论文团队认为,他们的一系列实验验证了LK-99在室温常压下是超导体。
他们还作出了理论解释,认为铅磷灰石的部分铅离子被铜离子替代后,体积微小地收缩导致材料结构变形,进而在内部的交界面上产生了超导量子阱,从而产生了超导现象。
论文尝试从结构上解释LK-99室温超导的原理
图片来源:参考资料[2]
不过,LK-99的结构与之前发现的主流高温超导体有显著不同,他们给出的理论解释暂时还只是一种猜测。
狼来了的故事
你会对室温超导有“似曾相识”相识的感觉,可能是因为就在今年3月,曾经有另一个和室温超导相关的“重磅炸弹”,在公众之中掀起了不小的波澜。
当时,在美国物理学会会议上,美国罗切斯特大学的物理学家兰加·迪亚斯(Ranga Dias)及其团队宣称,他们在1GPa(约等于1万个大气压)的压强下,在镥-氮-氢体系中材料中实现了室温(约21℃)超导。
罗切斯特大学的兰加·迪亚斯
图片来源:罗切斯特大学
然而,在迪亚斯发布研究仅仅一周后,多个实验团队就发表论文声明,在针对镥化氢化合物的重复实验中没有发现超导现象。
尽管迪亚斯坚持声称自己的实验结果真实可信,但他在《自然》和《物理评论快报》(Physics Review Letters)上发表的文章接连因造假嫌疑被撤稿,他提出的室温超导材料也被认为证据不足而受到了广泛质疑。
镥-氢-氮材料的电阻随温度的变化曲线,温度
低至2K都没有发现超导转变 图片来源:参考资料[3]
与今年3月迪亚斯的“发现”相比,这次韩国团队论文中的常压下127℃的超导还要更加令人震惊。那么,韩国团队的“实验结果”,会不会和迪亚斯宣称发现室温超导一样,最后变成争议不断的学术闹剧呢?
值得一提的是,上次迪亚斯的论文一开始是发表在《自然》上,虽然当时还没有实验复现,但至少经过了一定的同行评议;而这次韩国团队的论文发表在预印本网站arXiv上,完全没有同行评议的过程。
arXiv发布论文的门槛很低,通常是研究人员在自己论文正式发表之前,先在arXiv上传预稿证明原创性,论文往往是鱼龙混杂,质量难以得到保证。
其实不仅是迪亚斯,几乎每年都有团队声称发现了室温超导的材料,可至今没有一个得到严谨的实验证明。
2016年发表在arXiv的论文声称,发现转变温度在373K的室温超导体。图片来源:参考资料[4]
比如说,arXiv上至今还能搜到2016年上传的一篇论文,声称发现了超导转变温度在373K(也就是100℃)左右的化合物,也同样有多个实验数据图和迈斯纳效应的效果图,与此次韩国团队的论文如出一辙。
只不过,那篇论文没有公布化合物的成分,实验过程也不严谨,在磁体上的悬浮还被质疑真实性,最后没有通过同行评议正式发表,也就再没有引起更多的关注。
2016年的这篇论文中,同样出现了类似迈斯纳效应的实验图,然而无法证明其真实性 。
图片来源:参考资料[4]
相比之下,这次韩国团队不仅公布了他们使用的材料,还在论文中介绍了详细的材料制备方法,而且材料成分比较简单和明确。想要制备出相同的材料,拿来检验韩国团队的实验结果,难度并不大。
事实上,已经有团队在着手制备材料了,相信很快就会有科研团队提供相同条件下的实验结果,验证韩国团队的结果是否正确。
论文提供了LK-99的详细制备过程 。图片来源:参考资料[1]
LK-99材料究竟是划时代的发现,还是又一场学术乌龙,可能在未来的几天内就会揭晓。
作为围观群众,我们应该做的就是静静等待,让子弹再飞一会。
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发布于 2023-08-01 17:55・IP 属地广东查看全文>>
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①韩国研究团队称,LK-99能够在常压条件和127摄氏度下表现为超导体;
②文章作者之一的Hyun-Tak Kim表示,LK-99或许可以在一个月之内被复制;
③《科学》杂志在网站发文表示,有专家对这一铅基材料可以实现超导的说法“充满怀疑”。
韩国团队声称发现“室温常压超导材料” 会否又白高兴一场?
近日,一个韩国研究团队声称发现了“首个室温常压超导体”,引发了全球科学界的关注。
“超导”指导体在某一温度下,电阻为零的状态。在实验中,若导体电阻的测量值低于10-25欧姆,可以认为电阻为零,大多数物质只有达到某个较低温度时才会出现这一状态。
根据该韩国团队发布在预印本arXiv网站上的报告,这个未经证实的潜在超导材料被命名为“LK-99”,是由铅磷灰石稍加变动的六方结构,引入了少量的铜,使其可以在127摄氏度以下表现出超导性。
来源:arXiv
研究人员解释称,铜离子取代引起的应力传递到圆柱体列的铅,导致界面发生扭曲,从而形成超导量子阱,进而导致了这种新材料的超导性。
在更新的另一篇报告中,研究团队称LK-99可以悬浮在磁铁上方,证明其有完全抗磁性,又称迈斯纳效应,即磁场不能穿越超导体内部。
迈斯纳效应和零电阻现象是实验上判定一个材料是否为超导体的两大要素。
另外,LK-99的超导性不仅对环境的要求较低,据介绍其制备过程也较为简单,因此预计科学界将于今年8月给出定论。
最新消息称,文章作者之一的Hyun-Tak Kim表示,LK-99或许可以在一个月之内被复制,其成员也会对任何制作LK-99遇到困难的人进行指导。
“如果研究人员对我们的成果有疑问,他们就会质疑我们的研究成果。因此,我选择了公开LK-99的制作技术。”
希望不大
《科学》杂志在网站发文表示,专家对这一铅基材料可以实现超导的说法“充满怀疑”。
美国阿贡国家实验室理论学家Michael Norman称,“他们一看就是真正的业余爱好者。他们对超导并不了解,而且他们提出一些数据的方式也有猫腻。”
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的凝聚态物理学家Nadya Mason称,“我很欣赏作者采用了适当的数据,并清楚地说明了他们的制造技术。”不过她提醒说:“数据似乎有点草率。”
《科学》杂志网站
Norman指出,铅磷灰石原本并不是金属,而是一种不具有导电性的矿物,这对于制造超导材料来说,是一个“没有希望的起点”,即使用铜原子替代一些铅原子也不会产生太大的影响,“你有一块石头,你最终也应该得到一块石头。”
昨日,上海市超导材料及系统工程研究中心主任、超导应用研究专家洪智勇表示,近期韩国研究团队公布的超导体极大概率不是室温超导。根据现有情况来看,他们团队报道的测试手段和方法并不是很正统的超导材料验证实验。
洪智勇对财联社记者表示,韩国团队报道材料的合成方法非常明确且简单,但测试方式和数据的呈现形式以及数据的严谨程度都非常粗糙,更和国际认可的一些验证超导性能的测试方法差距很大。
洪智勇指出,从目前呈现的数据来看,他们还只是通过合成和参杂,在本应不具备明显电磁特性的铅磷灰石化合物中,发现在室温下具有了一定的导电性和弱抗磁性,但是这个导电性还弱于铜、银等金属导体,这是一个有趣的物理现象,但实验结果离证明样品是超导体或者说样品中含有超导成分还相差甚远。
先前在今年3月,美国罗切斯特大学的朗加·迪亚斯(Ranga Dias)团队宣布发现了一种室温超导材料:“在约21℃的室温条件下,加压到1万个标准大气压就会出现超导现象。”
不过据《自然》最新报道,由于发现了明显的伪造数据行为,《物理评论快报》(PRL)决定撤回罗切斯特大学迪亚斯团队的这篇论文。
发布于 2023-08-01 17:59・IP 属地上海查看全文>>
财联社连线 - 0 个点赞 👍
韩国团队宣布实现了常压室温超导材料,同时公布了具体的方法,这充分体现了现代科学的准则。
这个准则就是:谁宣布成功,就相当于在全世界面前说“我可能是个骗子”。全世界有很多人会想来打你的脸。
如果其他人按照你说的也实现了,那么就说明你可能不是个骗子。
但是,只要世界上有没成功的,那么你就无法摆脱骗子的嫌疑。
牛顿定律发布已经三百多年了,经历了无数人的验证,一直都没问题。
发布于 2023-08-03 06:49・IP 属地北京查看全文>>
haha kim