HUST チーム: 不純物のない LK-99 結晶が鍵です!中国科学院物理研究所がLK-99を「偽造」し、最も検索された

連日続いている「室温超伝導」事件に、新たな続報が続いている。

サンプルの半懸濁に成功した華科チームは本日、声明を発表し、LK-99の真の潜在力を判断するには、不純物のない高品質の結晶を得ることが必要であり、それが鍵となると述べた。

そして昨日、LK-99の室温超伝導性が中国科学院物理研究所によって偽造されたとされた。

このトピックは現在、Zhihuのホットトピックリストのトップにランクされています

中国科学院物理研究所北京国家凝縮物性研究センターは9日、LK-99の超伝導挙動は銅イオンが鉛イオンに置き換わった後の微細構造の変形によるものではなく、385K付近でのCu2Sの一次構造相転移によるものだとする論文を発表した。

同時に、プリンストン大学のシュープ研究室の研究も北京大学チームの結果を裏付けており、LK-99 (Pb₉Cu(PO₄)₆(OH)₂) は室温・大気圧超伝導体というよりは磁石である可能性が高いという。

現在、話題の焦点は徐々に、LK-99 の超伝導性に対する疑問と否定へと移っています。

それで、LK-99 の室温超伝導の夢は打ち砕かれたのでしょうか?

華中科技大学の最新研究：不純物のない高品質の結晶が鍵

本日、ビリビリで初めてLK-99サンプルの耐磁性を再現した「関山口男技師」チーム（張海新教授、呉昊教授、楊立教授ら）が新たな論文を発表した。彼らの結論は、「LK-99の真の潜在力を判断するには、不純物のない高品質の結晶が非常に重要である」というものである。

研究チームはLK-99サンプルで387Kで明らかな抵抗の急上昇を観察しましたが、現時点では抵抗の急上昇の原因は特定できず、テストしたサンプルは依然として半導体性を示しており、抵抗は実際には0まで低下していません.....

論文アドレス: https://arxiv.org/pdf/2308.05001.pdf

具体的なプロセス:

研究チームはまず、合成したLK-99サンプルに対してXDRテストを実施しました。その結果、合成サンプルはSukbae Lee氏の論文のLK-99と類似しているものの、Cu2SとCu2Oの不純物も検出されたことが示されました。

この発見は中国科学院物理研究所の研究結果と一致している。

次に、研究チームは合成したLK-99サンプル（図a、b）を研磨し、灰黒色の粗い表面を銀灰色の光沢のある表面（図c、d）に変えました。

次に、サンプルから小片を切り取り、抵抗温度 (RT) テストを実施しました。図 e は対応する RT 曲線を示しています。

サンプルの全体的な RT 曲線は典型的な半導体挙動を示しており、387K 付近で明らかな抵抗の上昇が見られます。

RT テストを繰り返すと、図 f にはまだ明らかな抵抗のジャンプが見られます。

抵抗ジャンプの現象に直面して、チームは 2 つの推測をしています。

1 つ目は、材料に半導体相成分と接続を形成する超伝導相成分が含まれていることです。

2 つ目は、この温度で物質または不純物が未知の相変化を起こすことです。

上記の仮説を検証するために、研究チームは、下の図に示すように、さまざまな磁場下で RT テストを実施しました。

図 a に示すように、外部磁場が増加しても抵抗遷移温度は変化せず、これは一般的な超伝導体の磁場感度とは異なります。

この現象が偶然ではないことを確認するために、研究チームはサンプル2に対して同じ操作を実行しましたが、図2bに示すように、結果は依然として抵抗が380Kと364K付近でジャンプし、ジャンプ温度は磁場や印加電流によって変化しないことを示しました。

最後に、研究チームはサンプル 1 の熱磁気曲線 (MT、ゼロ磁場冷却、磁場冷却モード) を分析しました。

ゼロ磁場冷却 (ZFC) 曲線は、約 341K と 354K で明らかな負の磁化率ピークを示しており、反磁性相転移が発生したことを示しています。これは、外部磁場をはじく大きな効果があります。

磁場冷却（FC）曲線は基本的にZFC曲線と一致し、磁化率ピークの位置と大きさは類似しており、反磁性効果は磁場駆動の影響ではなく材料自体から生じることを示しています。

図dに示すように、341Kと354K付近で明らかな反磁性転移が観察されます。

この反磁性転移点の温度は抵抗転移温度よりも低く、室温超伝導体の特性とは異なります。

最後に研究者らは、この結果の理由はおそらく研究で得られたLK-99サンプルが混合相であったためであると述べた。

その中で半導体相が優勢であるため、全体の構造は典型的な半導体特性を示します。本質的な特性を特定するためには、高純度の単結晶サンプルが必要であり、実験における不純物の影響も考慮する必要があります。

中国科学院物理研究所：構造相転移によって引き起こされる

昨日、中国科学院物理研究所がarXivに発表した論文がインターネット上で白熱した議論を巻き起こした。

論文アドレス: https://arxiv.org/abs/2308.04353

LK-99 を再現する研究過程で、物理学研究所は LK-99 サンプルに一定量の Cu2S 不純物が含まれていることを発見しました。

LK-99 の超伝導はおそらくこれによって引き起こされると考えられます。

Cu2S は、約 385K 付近で構造相転移 (高温の β 相から低温の γ 相へ) を起こすためです。

チームは、以下に示すように、サンプルに対する XDR テストの結果を論文に含めました。

XDR スペクトルには、Cu2S と、2 つの異なる Cu2S 含有量を含む LK-99 の混合物が含まれます。

Cu2S のこの相転移が LK-99 サンプルの超伝導につながるかどうかを調べるために、研究チームは純粋な Cu2S と LK-99 と Cu2S の混合物の抵抗率と磁化率をテストしました。

図 2 に示すように、Cu2S の抵抗率は 385K 付近で 3 ～ 4 桁急激に低下します。これは、Lee らが報告した LK-99 材料の変態挙動と非常によく似ています。

図3はCu2S含有量の異なる混合物の抵抗率測定結果を示しています。混合物の抵抗率測定でも同様の変化が観察されましたが、抵抗はゼロには達しませんでした。

図 4 は、混合物の磁化率の温度による変化を示しています。明らかな熱放出の痕跡があり、これは一次相転移であることを意味します。

要約すると、中国科学院物理研究所は、Lee らが報告した LK-99 材料の「超伝導」挙動は、LK-99 自体の超伝導転移ではなく、Cu2S 不純物の一次構造相転移に起因する可能性が高いと考えています。

同時に、プリンストン大学シュープ研究所の研究チームも昨日、LK-99は常温常圧超伝導体というよりは磁石である可能性が高いとする論文を発表した。

この結論は中国科学院物理研究所のチームの結論と一致している。

論文アドレス: https://drive.google.com/file/d/1ekD2KVV_SUid2wH__o1ODS3hTl1GUFb5/view?pli=1

韓国の進歩

LK-99の復活に対する世界的な熱狂は、人々がそれを賞賛したり疑問視したりしているが、韓国にはあまり影響を与えていないようだ...

しかし、実際には、原本サンプルを入手した韓国エネルギー工学研究院は、早くも8日にLK-99の微結晶構造の検証を完了した。

結果は論文と一致しており、この論文の信頼性が確認されたことを意味します。

量子エネルギー研究所が作成したサンプルは、純度、均質性、再現性に関してエネルギー学部の研究者から合格点を得たと伝えられている。これは、材料合成が安定した軌道に到達したことを意味します。

しかし、外国の研究者によってうまく準備されたものの、特性と内部構造が大きく異なるLK-99サンプルについては、研究者らは次のように説明した。

これはセラミック化合物の特性によるものです。セラミック化合物を作る工程は陶器を焼く工程に似ているため、同じ材料を使っても、作る人によって結果が異なる場合があります。

同氏はまた、量子エネルギー研究所は論文には含まれていない独自の技術を保有していると述べた。量子エネルギー研究所は６年前にこの物質を開発したが、副産物が多く、純度や再現性が低かったが、６年でレベルが向上した。

ネットユーザーの議論

それで、韓国チームの「常温超伝導」ドラマは終わりを迎えるのでしょうか？

「王青洋」という友人が、中国科学院物理研究所の論文の簡単な要約をくれました。「LK-99 の超伝導挙動は、硫化銅の一次構造相転移によって引き起こされる抵抗率の急激な低下によって引き起こされる可能性が高い」。

出典：王清洋

「Crazy Gentleman」という友人は、中国科学院のこの論文が韓国チームの結果に非常に近いと信じている。韓国の論文の400kでの抵抗ジャンプをほぼ再現しています。

それは最も重要な成分です。

さらに、中国科学院の論文では、抵抗を2回測定し、温度を高から低へ、そして低から高へと測定しており、非常に専門的です。

室温での高反磁性については、各自推測するのみで統一した見解はありません。韓国の1次元超伝導鎖は合理的な説明だ。

出典: クレイジージェントルマン

「マイル・クリスト」という友人は、物理学研究所の論文は抵抗ジャンプの原因の問題を基本的に解決しており、非常に説得力があると考えていますが、室温での高い反磁性をどのように説明するかという疑問がまだ残っています。

彼は論文の著者の一人にも相談したが、その著者はサンプルの構造、特に銅がどれだけドープされているかは実は非常に不明瞭だと言った。第一原理計算では仮想構造を使用し、強磁性状態のエネルギーは常磁性状態よりも低く、反強磁性エネルギーに類似していること、またフォノンの追加なしでは超伝導は見られないことが分かりました。

出典: マイル・クライスト

別の友人は、中国科学院のこの論文がすでに韓国チームの論文を事実上打ち負かしたと考えている。韓国チームの元の論文では耐性試験などのデータを選択的に提示しており、これは科学研究の完全性に問題があると彼は考えている。今やボールは韓国に蹴り飛ばされ、彼らがどう反応するかが気になるところだ。

出典: Zhihu ユーザー