室温超导又有新进展！

近日，韩国的物理学家发表论文声称，发现世界首个室温常压超导体——LK-99。这篇论文表示，通过改良一种铅-磷灰石结构，用铜离子取代铅离子，产生应力，在微结构中引发畸变，从而可以在127℃以下表现出超导性。

论文地址：https://arxiv.org/abs/2307.12008

要知道，几个月前轰动学术界、登上Nature又撤稿的室温超导实验（来自兰加·迪亚斯），都还需要加压到1万个标准大气压，且临界温度远低于127℃，为21℃。

这次韩国科学家带来的最新成果，可以说是“有图有真相”。

一方面论文里给出了材料的具体原子结构；另一方面，作者已经上传了一段视频材料，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。而这些都是之前迪亚斯研究中所没有的。

（图源网络）

韩国科学家表示，他们在全世界首次用化学方法合成了室温常压超导体——LK99（改性铅-磷灰石）。尽管人类很早就知晓物质的性质源于它的结构，但迄今为止，我们发现的影响超导体产生超导性的两个主要因素，是温度和压力。

它们通过引起应力使材料中的结构发生微小的变形和应变，从而为超导创造电子状态。而LK-99的超导性是由微小的体积收缩（0.48%）导致的结构形变引起，不是由温度和压力等外部因素引起的。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。

（图源论文）

（图源论文）

（图源论文）

它具有三维网络结构（如下图），是一个被绝缘四面体结构包围的圆柱形柱。

（图源论文）

在如下侧视图中，间隔排列的这些圆柱形柱由非对称的六面体组成，包含两个对置的三角形。

（图源论文）

研究者发现，由于LK-99中离子的替换，导致体积减少了0.48%，因为离子（87 pm）比离子（133pm）小。应力发生在网络部分，然后就导致了超导性的出现。

（图源论文）

而LK-99的热容曲线（右下黑色曲线）不遵循Debye模型，证实了LK-99具有被取代而扭曲的结构。

（图源论文）

同时，LK-99的EPR信号图（如下），证实了Pb(1)和磷酸盐界面上存在量子阱（SQW）。

（图源论文）

而Pb(1)和磷酸氧之间通过结构畸变和应变产生了SQW。与此前研究不同，LK-99的超导性的表达，与SQW的形成密切相关。Josephson等发现了超导体之间存在隧穿效应，这意味着电子通过隧穿在量子阱（SQW）之间移动时，电阻将为零。考虑到LK-99中SQW间隔预计在，此时SQW之间的隧穿效应很可能发生，LK-99也就获得了超导性。

LK-99之所以在室温和环境压力下表现出超导性，就是因为LK-99中，离子的置换所产生的应力没有得到缓解，同时又被适当地传递到了柱-柱界面上。这种适当的变形，在界面中产生了SQW，而不会产生松弛。

在论文最后，研究者表示：所有证据都可以证明，LK-99是世界首个室温常压超导体。而LK-99的应用场景十分广阔，包括磁铁、电机、电缆、悬浮列车、电力电缆，量子计算机的量子比特和THz天线等。

总之，LK-99的诞生意味着室温超导领域的重大突破，可以说开启了一个全新的历史时代。

今年3月，物理学界就曾掀起一场轩然大波。来自罗彻斯特大学（University of Rochester）的兰加·迪亚斯（Ranga Dias）团队发布最新研究成果：他们制备了一种材料，可以在1万个标准大气压（1个标准大气压为0.1兆帕）下实现室温超导，临界温度约为21℃！

（Nature正式发表了Dias团队的新论文，时间戳显示，这篇论文在2022年8月投出，今年1月18日被Nature接收）

不过，可惜的是，Ranga Dias的结果此后并未被任何一个实验室成功复现。此外，多名超导领域的知名学者公开发表意见，认为该论文的重要数据存在可疑之处，加州圣地亚哥分校的理论物理学家Jorge Hirsch甚至直言：相关结果是“人为捏造”的。虽然迪亚斯团队公开了更多数据作为回应，但并未能平息质疑。《自然》杂志经与作者团队多次沟通，也认为相关回应不够充分，最终决定撤稿。

目前的情况看来，这种近室温超导材料的研究几乎还不能算是真正起步，距离实际应用就更远了。人们不断追求在更高的临界温度(Tc)下实现材料的超导性，放眼未来，寻找能在较低压力下大规模应用的室温超导体是超导研究人员的心之所向。

那么，这次韩国物理学家的结果，能被成功复现吗？我们拭目以待。