科学家们争相复制所谓的室温和室温超导体

2023-08-05 05:46来源:大智报

LK-99

在未经同行评审的预印本中,韩国研究人员声称LK-99样品在室温和环境压力下具有超导性

一项令人瞠目结舌的声明称,已经制造出了第一个室温和常压超导体,这在科学界引发了兴奋和怀疑。现在,复制这些结果的竞赛开始了,就在这一说法引起公众广泛注意的几天后,几个小组已经发布了他们的研究成果的预印本。

所谓的超导材料“LK-99”是以其发现者Sukbae Lee和Ji-Hoon Kim的名字命名的,他们隶属于韩国量子能量研究中心,并以其合成年份1999年命名。关于LK-99室温和压力超导性的报告出现在7月底arXiv服务器上的两份预印本中,其中一篇论文的作者是首尔高丽大学的Lee、Kim和Young-Wan Kwon。

这种材料是一种深色多晶固体,可以在实验室里用简单的前体在几天内合成出来。与铅磷灰石结构相似,该材料含有1:1比例的lanarkite(化学式为Pb2(SO4)O)和phosphide copper(化学式为Cu3P)。将这些材料在925℃真空加热10小时,导致部分Pb2+离子被Cu2+离子取代,生成Pb10-xCux(PO4) 60结构的材料。研究人员认为,由于Cu2+离子更小,这会在材料中产生内应力。这反过来又导致了材料体积的减小,而这个额外的空间允许形成所谓的超导量子阱。他们提出,这些量子阱之间的电子隧穿是所谓的超导性背后的原因。

该团队发布的一段视频似乎显示了这种材料悬浮在一个强大的磁铁上,证明了迈斯纳效应。迈斯纳效应,即排斥弱磁场的能力,是超导材料所特有的现象。

研究人员的说法很大胆,目前还没有得到证实。其中一份预印本的结束语是这样写的:“我们相信,我们的新发展将是一个全新的历史事件,开启人类的新时代。”

超导材料已经在日常使用中,比如在核磁共振成像仪中,但它们需要极低的温度和高压才能运行。在室温下或接近室温的情况下,超导性的说法以前也有过,但这些材料是在非常高的压力下进行的。常温常压超导体将改变材料科学领域,并产生深远的影响。如果这种材料能够在日常环境中实现超导,它将彻底改变电网的能源效率,并有助于加速量子超级计算机的发展。

社会科学

然而,支持这些说法的数据让许多科学家感到惊讶。材料科学家们现在正急切地等待重现这项工作的努力。然而,预印本质量上的缺陷并没有阻止社交媒体上的疯狂活动。

许多研究小组现在正试图按照简单的合成程序重新制造这种材料。由于这项研究没有经过同行评议,复制这项研究的努力正在网上实时公开,从政府资助的实验室到匿名的社交媒体账户。

印度国家物理实验室的研究人员率先复制了这种化合物的合成,并发布了一份预印本,声明没有观察到大块超导性。北京航空航天大学材料科学与工程学院的研究也未能复制这一结果,称这种材料只是一种顺磁性半导体。

即使这种超导体的可能性很小,也会引起人们的兴奋,这使得个人(而不仅仅是大型实验室)尝试合成这种化合物。瓦尔达的机器人工程师安德鲁·麦卡利普(Andrew McCarlip)一直在记录他在X(原名Twitter)和Twitch(一个直播网站)上的尝试。他被称为“MeissnerOrBust”,一直在试图实时验证这项研究。

一位匿名的推特用户自称是在俄罗斯基因生物学研究所工作的分子生物学家,她说她已经观察到部分悬浮,这表明要么是强反磁体,要么是强超导体。虽然@iris_IGB的这一发现受到了很多关注,但她仍然是匿名的。

在美国阿贡国家实验室材料科学系工作的凝聚态物理学家Michael Norman告诉《科学》杂志,他对这些报道的最初反应是,考虑到科学家们展示他们发现的方式,他们“看起来像真正的业余爱好者”。在接受《化学世界》采访时,他说:“多年来,显然有一些关于有时被称为USOs(不明超导物体)的报道。”他补充说:“当我看到这些数据时,在我看来,可能有铜细丝或内含物散布在绝缘抗磁基质中,这可能会让你误以为自己具有超导性,而实际上并没有。”

其他材料科学家对LK-99重现过程的明显民主化感到兴奋。泰勒·斯帕克斯(Taylor Sparks)是犹他大学材料科学与工程方面的专家,他指出,以前提出超导性主张的同行评议论文已经从包括《自然》在内的期刊上撤回。他说,在预印本服务器arXiv上发表论文已经成为“事实上我们分享研究成果的方式,至少在凝聚态物理领域是这样”。由于合成相当简单,他认为业余爱好者没有理由不能复制这些发现。“原子就是原子,仅仅因为你在国家实验室里,并不意味着它们对你来说会有不同的表现。对于业余爱好者来说,这不是一种无法获得的化合物,人类已经混合和燃烧了几千年。他接着说,虽然合成很简单,但他们可能难以“量化结构并确定它,但对于最初的论文来说,这可以说是如此,因为它并没有准确地确定结构。”

阿贡国家实验室的一个团队目前正在测试他们自己的LK-99化合物样本,并希望很快报告他们的结果。

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