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- 美國伯克利國家實驗室工作人員近日確有論文發(fā)表，討論了銅摻雜的磷酸鉛磷灰石這類材料在理論上作為高溫超導(dǎo)材料的可能性。但相關(guān)論文并沒有證明，LK-99能夠被確認(rèn)為室溫超導(dǎo)體。

- 目前沒有確切證據(jù)能夠表明，LK-99已經(jīng)被論證為室溫超導(dǎo)體。

事件背景

近日，有韓國研究人員在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv平臺上發(fā)布論文，宣稱其發(fā)現(xiàn)了全球首個室溫常壓超導(dǎo)體——改性鉛-磷灰石晶體（LK-99）。

此消息引起業(yè)內(nèi)外廣泛關(guān)注。若這一發(fā)現(xiàn)屬實，則意味著超導(dǎo)技術(shù)在室溫和常壓條件下即可實現(xiàn)，不再需要高昂的能源消耗和復(fù)雜的高壓設(shè)備。

中文網(wǎng)絡(luò)有說法稱，美國勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）在arXiv上提交的一篇論文結(jié)果顯示，其支持LK-99作為室溫環(huán)境壓力超導(dǎo)體。

明查

伯克利實驗室的論文寫了什么？

在arXiv網(wǎng)站上搜索伯克利國家實驗室近期發(fā)表的論文，可以找到一篇發(fā)布于2023年8月1日的文章，標(biāo)題為《銅摻雜的鉛磷灰石中相關(guān)孤立扁平帶的起源》（Origin of correlated isolated flat bands in copper-substituted lead phosphate apatite）。

論文標(biāo)題及摘要截圖

相關(guān)論文未經(jīng)同行審議。作者西尼德·M·格里芬在論文中表示，她使用原子級材料建模包VASP，對銅摻雜的磷酸鉛磷灰石進(jìn)行了密度泛函理論（DFT，一種研究多電子體系電子結(jié)構(gòu)的方法）計算。發(fā)現(xiàn)當(dāng)磷酸鉛磷灰石結(jié)構(gòu)中的部分鉛（Pb）位點被銅（Cu）離子置換時，這一材料的結(jié)構(gòu)可能發(fā)生畸變，表現(xiàn)出費米能級（溫度為絕對零度時固體能帶中充滿電子的最高能級）上的關(guān)聯(lián)的孤立平帶，這也是目前已發(fā)現(xiàn)的高溫超導(dǎo)體（指較其它超導(dǎo)物質(zhì)具有相對較高的臨界溫度的超導(dǎo)體）的共同特征。格里芬因此認(rèn)為，在理論上，銅摻雜的磷酸鉛磷灰石具備作為高溫超導(dǎo)材料的潛力。

需要指出的是，格里芬的論文只是在理論上描述了若現(xiàn)實世界中存在室溫（高溫）超導(dǎo)體，其材料應(yīng)該具備的性質(zhì)，同時討論了銅摻雜的磷酸鉛磷灰石這一類材料作為高溫超導(dǎo)材料的可能性。但格里芬的論文并沒有證明，LK-99能夠被確認(rèn)為室溫超導(dǎo)體。韓國團(tuán)隊公布的LK-99屬于銅摻雜的磷酸鉛磷灰石中的一種，化學(xué)式為Pb10-xCux(PO4)6O (0.9<x<1.1)。格里芬的文章則以Pb10(PO4)6(OH)2（磷酸鉛磷灰石）為基本結(jié)構(gòu)展開，且特別關(guān)注了CuPb9(PO4)6(OH)2。

伯克利實驗室的公開資料顯示，格里芬從2018年起供職于該實驗室的分子鑄造所（Molecular Foundry）和材料科學(xué)部，其研究興趣包括結(jié)合使用分析和計算方法來理解、操縱和設(shè)計量子材料的功能特性、設(shè)計用于暗物質(zhì)探測的材料和探索凝聚態(tài)科學(xué)與高能物理之間的聯(lián)系。

伯克利實驗室公開的格里芬個人資料截圖

LK-99能夠被論證為常溫超導(dǎo)體嗎？

針對韓國團(tuán)隊發(fā)表的相關(guān)論文，目前，中國國內(nèi)已有多家研究團(tuán)隊嘗試復(fù)刻樣品，進(jìn)行驗證性實驗。例如，7月31日，北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院研究團(tuán)隊在arXiv上發(fā)表論文稱，他們合成了LK-99，但檢測發(fā)現(xiàn)，相關(guān)樣品的室溫電阻不為零，也不具備抗磁性，其特征更類似半導(dǎo)體。

8月1日，視頻網(wǎng)站Bilibili用戶“關(guān)山口男子技師”發(fā)布內(nèi)容稱，他們合成了具有抗磁性的LK-99樣品。該用戶后被驗證來自華中科技大學(xué)材料學(xué)院教授常海欣帶領(lǐng)的團(tuán)隊。該團(tuán)隊目前對超導(dǎo)材料通常具備的邁斯納效應(yīng)進(jìn)行了驗證，但未對樣品是否具備零電阻性進(jìn)行說明。

“關(guān)山口男子技師”發(fā)布的視頻截圖

8月2日，東南大學(xué)物理學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師孫悅在arXiv提交論文稱，他們利用固相合成技術(shù)獲得了Pb10-xCux(PO4)6O的多晶樣品。在環(huán)境壓力下，100K以上溫度時，樣品的電阻為零。3日凌晨1時12分，孫悅在Bilibili平臺發(fā)布視頻，并在評論中補充道，他們“測量到0電阻（儀器分辨率極限的極小電阻），但是沒有抗磁性”“并沒有說是觀察到超導(dǎo)”。

孫悅在相關(guān)視頻評論區(qū)發(fā)布的聲明截圖

截至目前，除韓國團(tuán)隊外，沒有進(jìn)一步證據(jù)表明LK-99已經(jīng)被論證為室溫超導(dǎo)體。此外，部分相關(guān)專業(yè)的從業(yè)者對論文的可靠性產(chǎn)生了質(zhì)疑。例如，美國《科學(xué)人》雜志發(fā)表于7月27日的一篇文章中提到，佛羅里達(dá)大學(xué)物理學(xué)家詹姆斯·哈姆林（James Hamlin）指出，文章對 LK-99 的磁性進(jìn)行測量的方式與其測量超導(dǎo)體相關(guān)特性的經(jīng)驗“不太一樣”。

英國《獨立報》報道稱，牛津大學(xué)材料科學(xué)教授蘇珊娜·斯佩勒（Susannah Speller）和材料學(xué)教授克里斯·格羅夫納（Chris Grovenor）指出，韓國團(tuán)隊在論文中呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)沒有顯示材料超導(dǎo)時的預(yù)期行為，“說已經(jīng)獲得了這些樣品具有超導(dǎo)性的有力證據(jù)還為時過早?！?/p>

此外，據(jù)韓聯(lián)社報道，韓國國內(nèi)由超導(dǎo)專家組成的韓國超導(dǎo)與低溫學(xué)會最近也得出結(jié)論，認(rèn)為 LK-99尚不足以被證明為室溫超導(dǎo)體。該學(xué)會已要求制造LK-99的量子能源研究所提供樣品進(jìn)行驗證。

綜上所述，美國伯克利國家實驗室工作人員近日確實發(fā)表了論文，描述了若現(xiàn)實世界中存在常溫（高溫）超導(dǎo)體，其材料應(yīng)該具備的性質(zhì)，同時討論了銅摻雜的磷酸鉛磷灰石這一類材料作為高溫超導(dǎo)材料的可能性。但相關(guān)論文并沒有證明，LK-99能夠被確認(rèn)為室溫超導(dǎo)體。目前沒有確切證據(jù)能夠表明，LK-99已經(jīng)被論證為室溫超導(dǎo)體。