Nature評論 室溫超導,目前重複性證明不足!

2023-08-09 01:52:15 字數 2171 閱讀 3002

乙個南韓團隊聲稱發現了一種在室溫和環境壓力下工作的超導體,這引起了病毒式的轟動,並促使科學家和業餘愛好者進行了一系列複製工作。但是,目前所有對於復現該結果的努力都已經失敗,研究人員仍然深表懷疑。

該團隊由首爾初創公司量子能源研究中心的sukbae lee和ji-hoon kim領導,於7月25日在arxiv伺服器上發布的預印本中報道。銅,鉛,磷和氧的化合物,被稱為lk-99,是環境壓力和溫度至少高達127°c(400k)的超導體。研究小組表示,樣品顯示出超導性的兩個關鍵特徵:零電阻和邁斯納效應,其中材料排出磁場,導致樣品懸浮在磁鐵上方。以前的努力僅在極低溫度或極高壓力下的材料中實現了超導性。在環境條件下,沒有任何材料被證實是超導體。

lk-99所謂的超導性立即引起了科學家的審查。

我的第一印象是不可能”加州大學戴維斯分校的凝聚態實驗學家inna vishik說,“這些'不明超導物體',每年都會有乙個新的出現在arxiv上。超導性的進步經常被吹捧為它們對計算機晶元和磁懸浮列車等技術的潛在影響,這種興奮可能是錯誤的。從歷史上看,超導技術的進步對基礎科學有巨大的好處,但在日常應用中卻幾乎沒有。不能保證室溫超導體會實際使用。”vishik說。

複製lk-99結果的第一次嘗試並沒有改善材料的前景。沒有一項研究為任何超導性提供直接證據。(南韓團隊沒有回應《nature》雜誌的置評請求)

兩項獨立的實驗工作——由新德里印度國家物理實驗室的團隊進行和北京航空航天大學在北京——報告合成了lk-99,但沒有觀察到超導的跡象。東南大學研究人員的第三個實驗,沒有發現邁斯納效應,但在-99°c(163 k)下測得lk-110的電阻接近零 - 遠低於室溫,但對於超導體來說很高。

理論家也加入了這場鬥爭。幾項研究使用一種稱為密度泛函理論(dft)的計算技術來計算lk-99的電子結構。dft計算表明了有趣的電子特徵,在其他材料中,這些特徵與鐵磁性和超導性等行為有關。但沒有一項研究發現lk-99在環境條件下可能是超導體的證據。

複製器首先嘗試合成lk-99,遵循南韓團隊描述的過程,該過程涉及混合粉末組分和兩個加熱階段,第二階段達到925°c。(高溫和鉛的使用引發了對業餘複製嘗試的擔憂,因為這其實有點危險的。)

為了確認所得材料的結構和身份,複製器使用了x射線衍射,一種原子成像技術。北航團隊得出結論,其樣品的結構與lk-99的結構“高度一致”。

印度國家物理實驗室團隊的成員,物理學家veerpal singh awana承認他們的樣本與南韓團隊的樣本之間存在細微差異。“我們的lk-99與報道的超導lk-99非常相似”

但倫敦大學學院的化學家羅伯特·帕爾格雷夫(robert palgr**e)表示,通過這些複製嘗試獲得的兩種x射線衍射圖譜都與南韓團隊的圖譜以及彼此的圖譜明顯不同。(北京航團隊成員沒有回應置評請求)

根據palgr**e的說法,東南大學團隊獲得了與南韓團隊樣本更一致的x射線衍射資料。但一些研究人員質疑在-163°c下實現零電阻的說法。 劍橋麻省理工學院的凝聚態物理學家evan zalys-geller表示,電阻測量不夠靈敏,無法區分超導體和銅等低電阻金屬。(東南大學團隊成員沒有回應置評請求)

lk-99結構的不確定性限制了研究人員從理論計算中得出的結論,理論計算假設了給定的結構。

7月31日,推特上發布的一篇理論分析引發了網路愛好者的興奮。在加利福尼亞州伯克利的勞倫斯伯克利國家實驗室研究量子材料的sinéad griffin分享了她的**。griffin使用dft發現lk-99具有“平坦帶”,表明材料中的電子彼此密切相關。“平帶系統往往顯示出有趣的物理學。”griffin說,“因此,當一種材料被**為具有扁平帶時,人們會感到興奮。

但是!griffin後來拒絕了這種樂觀態度,她在推特上寫道:“我的**沒有證明或提供超導性的證據。

其他理論分析也表明存在扁平帶,但它們都依賴於對結構的相同假設,紐澤西州普林斯頓大學的固態化學家leslie schoop說。“簡而言之,在我知道正確的晶體結構之前,我不相信任何dft。”

griffin同意了解結構至關重要,但她說,南韓團隊發現的結構與其他磷酸鉛礦物的結構相似。“所以認為這可能並不太奇怪。”

即使未來的實驗證實了扁平帶,這一特徵並不意味著材料會顯示室溫超導性,schoop說。扁平帶和超導性之間的關聯來自其他材料,例如石墨烯的“扭曲”層 - 原子薄碳的輕微偏移片——在-271°c(1.7 k)下顯示出超導性,並具有扁平帶。但這並不是研究人員聲稱的鉛基lk-99溫度下的超導性證據。

最後,我想說幾句,最近關注室溫超導的過於火熱,但其實更多是湊熱鬧,或許大家可以關注下到底什麼是超導、什麼是室溫超導,或許就可以聯絡到自己的生活了。最後,至於真相如何,只能讓子彈繼續飛了,等待更多的實驗資料吧!

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