发布时间:2023-12-01 14:55:01源自:http://www.zuer8.com阅读
在我国科学家们的共同努力下,室温超导领域取得了重要进展。东南大学的教授孙悦及其团队在110K温度(约零下163℃)下初步实现了LK-99材料的零电阻。这一成果可能为超导电性提供有力证据,但需注意,此次观测到的零电阻并非在室温条件下实现,因此不能作为室温超导的确凿证据。此研究尚处于初步阶段,未来还需进一步探索和测量以确定该材料是否具备超导性质。
机器之心报道,在制备的LK-99材料上,东南大学研究者观测到110K温度以下,常压0电阻。但在迈斯纳效应测量中又未观测到完全抗磁性。尽管如此,室温超导领域传来了好消息。昨天,国内华中科技大学、科学技术大学和曲阜师范大学等机构成功初步复现了LK-99材料。虽然都展现了抗磁性结果,但遗憾的是未测得零电阻——这是超导的最佳证据。不到一天时间,LK-99材料的零电阻也被成功观测出来,不过并非在室温条件下。今天凌晨,东南大学物理学院教授孙悦发布了LK-99的最新研究成果。他表示,在110K温度(约零下163℃)下成功观测到零电阻,这可能是存在超导电性的一个重要证据。不过,孙悦教授强调并未证实或发现室温超导。那么,他是如何验证的呢?孙悦在参与撰写的相关论文中进行了详细介绍。首先看下图1的X射线衍射结果,图1(a)和(b)分别是两种前驱物的XRD结果。从图中可以看出,两种前驱物的主要峰位在2θ=4.5°处出现明显差异,这表明它们的晶格结构有所不同。通过对比分析,研究者确定了这两种前驱物分别为LK-99和LK-100。
孙悦教授还详细介绍了后续实验步骤,包括将LK-99材料在110K温度下进行退火处理,以及通过迈斯纳效应对材料的磁性进行测试。在迈斯纳效应测量中,研究者观察到材料表现出一定的抗磁性,但并未完全观测到零电阻。尽管如此,这一成果仍具有重要意义,因为它可能为室温超导领域带来新的突破。不过,孙悦教授也明确指出,这一研究尚处于初步阶段,未来还需要进一步探索和测量以确定该材料是否具备超导性质。
1(c)是我们四个样品的X射线结果。接着,我们将这些X射线结果与韩国团队进行了对比,结果显示,东南大学制备的样品的X射线与韩国研究报告的X射线非常吻合,而且其纯度比韩国样品稍高一些。从下图可以看出,Cu_2S的峰很小。这看起来表明东南大学制备的样品的纯度似乎还要更高一些。
最重要的是我们观察到的零电阻结果。我们的测量是从300K(约27℃)开始,一直往低温测,此时接入的电流为1mA。下图3(a)的右下部分展示了我们测量样品的过程,由于样品本身较脆,因此很难将其制作成规则形状。同时,为了节省时间,我们直接将样品调整为不规则形状,并采用四引线法进行电阻率测量。从图3(a)的结果来看,样品在高温下表现出一丝半导体的性质,但随着温度的逐渐降低,在110K温度附近,电阻基本降至0。这时电阻的数值大约在10^-5到10^-6Ω,电流为1mA,因此电压值在10^-8或10^-9V,达到了测量用的仪器PPMS的极限。基于这一结果,我们认为我们已经观测到了零电阻。
此外,在250K温度附近,我们还观察到了奇怪的电阻率下降。目前我们尚不清楚这种现象的确切原因,这可能是因为电极不够干净导致的。同时,在图3(b)中,我们还测量了磁场对样品超导转变的影响,结果发现,在磁场作用下,样品的超导转变较为稳定,零温度下的超导转变温度(T_c^zero)仅略有变化。然而令人惊讶的是,在低场如0、1、3和4特斯拉时,我们观察到了超导转变温度的明显降低。
在研究特斯拉(5T)时,我们发现磁场增加时,超导转变区域倾向于向低温移动;然而,在7、9特斯拉时,这种转变又发生了逆转。目前尚不清楚这一现象的原因。实际上,我们的团队在8月1日下午就观察到了一种类似于超导转变的电阻率急剧降低的现象,当时电阻率并未降至0,数值相对较小。随后,我们加快了样本选择,共测试了6片样品,其中只有1片样品表现出零电阻,大部分则呈现出半导体行为。此外,我们对观察到零电阻的样品进行了迈斯纳效应的测量(即完全抗磁性测量),但并未发现完全抗磁性。因此,我们推测,如果这种零电阻是由超导引起的话,那么其超导成分应该相对较低。孙教授强调,在LK-99材料中观察到的110K以下的零电阻并不能作为室温超导的证据。关于是否具有超导性质,还需要进一步的研究和测量。目前,相关论文已提交至预印本arXiv。
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