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7月22日,韩国量子能源研究中心的Sukbae Lee和Ji-Hoon Kim及其同事在arXiv预印本服务器上发表了两篇论文,宣称他们发现了一种新的超导材料,这种材料可以在室温以上(400K)和环境压力下实现超导电性。如果是真的,这一发现将是凝聚态物理史上最大的发现之一。
罗切斯特大学 Ranga Dias 因发表了多篇有关近常压和室温超导体的论文而备受争议,在各种撤稿和数据疑云中他的超导配方几乎已经被证伪。他曾宣称使用碳、硫、氢和 镥、氮、氢两种元素组合实现了超导,而韩国科学家这次的配方则是铅、磷、铜。阿尔贡国家实验室的物理学家 Michael Norman 表示,论文看起来不算很专业,作者对超导的性质了解不深,展示的数据也有一些问题,但是我们依然准备尝试复制一下。在超导现象被发现之后的几十年,数十种元素金属——铅、汞、铌、锡——以及它们的合金都被证实在接近绝对零度时会变成超导体。但是极端严苛的条件让这些材料的实用价值几乎为零。20世纪80年代,实验人员发现了含有铜和氧的复杂化合物,这些化合物在高达133 K的温度下具有超导性。20年后,研究人员发现含有铁和砷的化合物可以在几乎同样高的温度下具有超导性。而这次韩国科学家发表的结果是使用铜掺杂的铅、磷、氧化合物,这些都是很常见的元素,而其临界温度达到400K(127℃)也很不寻常,本质上,这等于说可以直接烘烤这种材料,然后把它从烤箱里拿出来,用仪器检测后会发现它会没有任何电阻,而且该材料似乎还排斥磁场,这是超导性的一个关键特征。
Michael Norman 认为,令人起疑的原因有几个:第一,论文所使用的基础材料铅磷灰石不是一种金属,而是一种不导电的矿物,这是制造超导体的一个没有希望的起点。第二,也更重要的是,铅和铜原子具有相似的电子结构,所以用铜掺杂等于是有用铜原子代替一些铅原子,这应该不会从根本上改变材料的电性能。同时铅原子非常重,这应该会抑制振动,使电子更难配对。而论文并没有对产生超导现象提出一种哪怕是猜测性的物理解释。当然要验证这种说法并不难,Michael Norman 表示铅磷灰石是很常见的材料,掺杂一些铜也不难,很多实验室应该在一周内合成并检验其电性。虽然这并不像公众人认为的那么简单,但是说到底,这种材料不需要高压,只需要一点点高温,实验条件很简单。1.https://www.science.org/content/article/spectacular-superconductor-claim-making-news-here-s-why-experts-are-doubtful2.https://arxiv.org/abs/2307.120083.https://arxiv.org/abs/2307.12037