機器之心報道
編輯：蛋醬、陳萍
銅取代鉛磷灰石可能在室溫下存在邁斯納效應。
一篇室溫超導論文，再次掀起了網際網路的小小波動。
在最新的一篇論文中，作者們再次證明了室溫下銅取代鉛磷灰石（LK-99）中可能存在邁斯納效應。
論文連結：https://arxiv.org/pdf/2401.00999.pdf
在室溫下，用銅取代的鉛磷灰石在 25 Oe 的磁場下觀察到抗磁性直流磁化，在零場冷卻和場冷卻測量之間存在明顯的分歧，在 200 Oe 下變為順磁性。在冷卻過程中發現了玻璃記憶效應。超導體的典型磁滞回線在 250 K 以下被檢測到，同時磁場的前後掃描不對稱。我們的實驗表明，在室溫下，這種材料可能存在邁斯納效應。
鑒于還沒有儀器能測到理論嚴格意義上的邁斯納，作者采用了一種更加嚴謹的表達方式：「可能」表現出邁斯納效應。
令人意外的是，9 位作者，來自五湖四海：「不曾放棄的人們，來自不同的專業和不同的機關，各自散落在五湖四海天涯海角，卻因為室溫超導可以實作相似的理想，在網際網路上聯系到了一起。」
人們應該都還記得，去年 LK-99 引發的那場室溫超導熱潮。
LK-99 源自南韓一個研究團隊在 2023 年 7 月釋出的兩篇論文。該團隊宣稱合成了一種常壓下的室溫超導材料 LK-99，一種銅摻雜的鉛磷灰石，其超導臨界溫度超過了水的沸點，最高達到 127 攝氏度。
如果人類能夠實作室溫常壓超導，那麼，電網、電子裝置和交通運輸的能源效率有望得到大幅提升，第四次工業革命也有望開啟。是以，在南韓團隊公布了自己的結果後，整個科學界都被這項研究吸引了。
各國科學家有關南韓「室溫超導」材料 LK-99 的研究陸續出爐，但始終未能成功複現原作者團隊宣稱的結果，持悲觀态度的人也越來越多。
2023 年底，南韓超傳導低溫學會驗證委員會表示，經曆了幾個月的驗證，此前由南韓研究團隊制造的疑似室溫超導體 LK-99 沒有顯示出超導的任何關鍵特征 —— 在一系列室溫或低溫下的電阻和磁感應強度測試中，LK-99 都沒有顯示出超導迹象。
與研究中心所說的雜質很少的單晶樣品會出現電阻率急劇下降的情況不同，（在委員會釋出公告之前的）許多論文都報道說，再造樣品中的雜質 —— 尤其是硫化銅 —— 是造成電阻率急劇下降的原因。
此外，在去除雜質的另一份單晶樣品上進行的測試表明，所謂的超導體是一種「非導體（nonconductor）」，不允許電流通過。
到此，轟轟烈烈的「室溫超導」事件似乎告一段落。
不過，LK-99 研究團隊的 Kwon Young-wan 表示：「我仍然相信 LK-99 是超導體」。他認為委員會未能重新創造出室溫超導體，因為僅用幾個月就證明該研究的有效性是不可能的。
對室溫超導抱有極高熱情的研究者們，卻沒有放棄。
這項研究一上傳，很多人重燃了希望：上次的最大問題是「它能複制嗎？」而這次的答案似乎是「已經有了」。
當然，大家關心的問題還有很多，比如這篇論文使用的材料和 LK-99 完全相同嗎？研究人員又是如何測量其超導性的？我們來看一下這篇論文怎麼說的。
論文細節
完美的抗磁性，即邁斯納效應，是檢驗超導體的基本标準之一。
為了證明邁斯納效應，首先需要觀察到在臨界溫度 (Tc) 以下出現的一種抗磁性磁化 - 溫度 (M-T) 曲線，這種曲線在零場冷卻 (ZFC) 和場冷卻 (FC) 測量中會出現分叉。同時還需要觀察到在臨界溫度以下的一種超導滞回磁化 - 磁場 (M-H) 循環。
銅取代鉛磷灰石（CSLA），也稱為 LK-99，被認為是室溫超導體的新型候選材料，但迄今為止尚未報道完整的邁斯納效應。Lee 等人的研究報道了 LK-99 具有很大的抗磁性，但據 Habamahoro 等人指出，這種抗磁性源于 Cu_2S。
研究表明，在直流（dc）測量中，一個更為重要的磁滞回線（hysteresis loop）仍然缺失，而僅在微波環境中被觀察到。
毫無疑問，直接觀察直流磁滞是必不可少的，這是本工作的主要内容。
為了防止過量銅摻雜導緻的鐵磁性，該研究設計并制備了改進的 CSLA 樣品。過程如下：
通過共沉澱方法将磷酸鹽和硫化鉛細緻地混合在水溶液中。然後，将混合物在 180℃下高壓加熱 24 小時，保持溶液的 pH 值為 8。水熱處理後，将樣品在氩氣環境下在 900℃下煅燒 8 小時。然後溫度降至 500°C，并在純氧氣氛中繼續煅燒 48 小時。随後，使樣品在存在氧氣的環境中冷卻至室溫。
該研究使用 MPMS-3 SQUID 對樣品進行直流磁化測量，然後分别在 300 K、250 K、200 K 和 100 K 的溫度下進行 M-H（ magnetization-magnetic field ） 曲線測量。然後，樣品被冷卻至 10 開爾文，并再次測量了零場冷卻（ZFC）和場冷卻（FC）曲線，以确定超導體和玻璃記憶效應（這是一種磁性行為的訓示）。
圖 1 顯示了場掃描前後的 MT 曲線，表現出明顯的 ZFC-FC 分岔。所有曲線在 25 Oe 下都是抗磁性的，而在 200 Oe 下則存在順磁性，這與低場微波吸收中的下臨界場 Hc1 為 30 Oe 一緻。初始磁化後的 ZFC 曲線低于初始磁化前的 ZFC 曲線，并且在 100 K 附近有明顯的扭結，表明冷卻時磁場最終在 100 K 掃過時的玻璃記憶效應。在 250 K 左右還有一個轉折點，可以将其視為臨界溫度 Tc。當曲線低于 50 K 時，玻璃态行為在 200 Oe 下更容易觀察到。
三個溫度下的 M-H 曲線如圖 2 所示，在強磁場下，信号基本上是順磁的。在 10 Oe 以下，可以清楚地觀察到典型的超導磁滞回線，在 250 K 以上就無法識别出滞後現象。值得注意的是，前向和後向掃描之間存在不對稱性，即零場下的負峰值比正峰值更尖銳。這種不對稱性也在微波吸收中被檢測到。
由于初始磁化曲線也很重要，因而該研究在圖 3 中給出了不同溫度下的初始磁化曲線和第一次向後掃描曲線。在較低的溫度下，分岔點增加，在低場出現一個峰，表明邁斯納相可能存在。
圖 4 表明，樣品的晶體結構與磷灰石（apatite）的 P63/m 結構特征一緻。
總之，CSLA 中的抗磁性已經通過 M-T 曲線和磁滞 M-H 回線進行了研究，可以在 250 K 範圍内觀察到。考慮到 ZFC-FC 分岔在 300 K 以上，該研究認為仍然有很大的機會觀察到室溫 - 溫度超導。該研究表示，其樣品中的信号仍然非常微弱，是以必須進一步合成具有更多活性成分的可擴充樣品。
在知乎相關問題的讨論區，作者之一洗芝溪表示後續還将公布視訊：
不管此次結果如何，相信人們對室溫超導的研究進展都會持續關注。
參考連結：https://www.zhihu.com/question/637763289