文 | 雪小頑

編輯 | 蘇建勛

(資料圖片)

熱度持續(xù)多日的韓國LK-99室溫超導(dǎo)事件，迎來了國際權(quán)威科學(xué)期刊的定論。

8月16日，Nature雜志發(fā)文《LK-99不是超導(dǎo)體——科學(xué)偵探如何解開謎團(tuán)》，梳理了全球多家科研機(jī)構(gòu)證實(shí)LK-99并非超導(dǎo)體的證據(jù)，解釋了這種材料之所以會展現(xiàn)類似超導(dǎo)行為的原因。

電阻率下降、磁懸浮現(xiàn)象、復(fù)現(xiàn)樣品材料的純度，此次事件的三個爭議點(diǎn)被逐一攻破。

破案的關(guān)鍵是一種名為硫化亞銅的雜質(zhì)。它解釋了LK-99電阻率急劇下降的原因。

韓國此前的結(jié)論稱，LK-99在104.8℃時，電阻率下降了10倍。在復(fù)現(xiàn)驗(yàn)證過程中，科學(xué)家們合成并研究了LK-99的樣品，他們發(fā)現(xiàn)，合成LK-99的的配方存在問題，導(dǎo)致每合成1份純LK-99，就會產(chǎn)生17份銅和5份硫——此前韓國團(tuán)隊(duì)在樣品報(bào)告中也承認(rèn)了這一點(diǎn)。

104°C和硫化亞銅，一位美國化學(xué)家意識到了問題的關(guān)鍵。104°C是硫化亞銅發(fā)生相變的溫度。一旦低于該溫度，暴露在空氣中的硫化亞銅電阻率會急劇下降——這幾乎與LK-99的電阻率下降反應(yīng)相同?？茖W(xué)家們由此判斷，LK-99電阻率下降的真正原因，大概率是硫化亞銅雜質(zhì)。

至于韓國實(shí)驗(yàn)視頻中展示的磁懸浮現(xiàn)象，哈佛大學(xué)的一位前凝聚態(tài)研究人員提出了質(zhì)疑：從視頻中看，韓國樣品的邊緣好像粘在了磁鐵上，只是半懸浮的狀態(tài)，并且看上去具備平衡感。這與真正的超導(dǎo)體可以完全在磁鐵上懸浮、旋轉(zhuǎn)甚至倒立，完全不同。

這位研究人員制作了一個壓縮石墨屑的球團(tuán)，上面粘著鐵屑，完整復(fù)現(xiàn)了韓國視頻中的懸浮效果，由此判斷LK-99的懸浮更可能是鐵磁性的結(jié)果。它更可能是一種鐵磁體，而非超導(dǎo)體——這一結(jié)論與北京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的結(jié)果近似。北大團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，LK-99的樣品能夠懸浮的原因是鐵磁性。

“LK-99是室溫超導(dǎo)體”的部分支持者認(rèn)為，其他研究團(tuán)隊(duì)之所以會得出否定結(jié)論，是因?yàn)樗麄儚?fù)現(xiàn)合成LK-99的樣品純度不達(dá)標(biāo)。

德國研究人員的成果回應(yīng)了這一質(zhì)疑。他們合成了一種透明的紫色晶體——LK-99純單晶，消除了硫化亞銅雜質(zhì)。結(jié)果顯示，純LK-99并不是超導(dǎo)體，反倒是一種電阻極高的絕緣體，并且無法做到懸浮。

德國研究團(tuán)隊(duì)合成的LK-99純晶體。圖源：Nature

反過來，這也證明了韓國LK-99表現(xiàn)出來的超導(dǎo)特性，是源于雜質(zhì)。“據(jù)此，我們排除了LK-99具備超導(dǎo)性的可能?！钡聡芯咳藛T說。

“我認(rèn)為這件事情到此為止，已經(jīng)解決了。”一位加州大學(xué)戴維斯分校的凝聚態(tài)實(shí)驗(yàn)學(xué)家說。另一位來自普林斯頓大學(xué)的固態(tài)化學(xué)家表示，這次風(fēng)波的教訓(xùn)顯而易見——科學(xué)家們需要警惕不成熟的計(jì)算結(jié)果。而這次超導(dǎo)事件也將成為她在新學(xué)期的教學(xué)案例。

那位注意到“104°C是硫化亞銅電阻率驟降原因”的化學(xué)家，則強(qiáng)調(diào)了過往科研數(shù)據(jù)的重要性?！拔?guī)缀醪桓蚁嘈牛麄兙谷缓雎粤诉@個關(guān)鍵點(diǎn)?！碑吘?，有關(guān)硫化亞銅電阻率的這一研究結(jié)果，發(fā)表于1951年。

國內(nèi)超導(dǎo)領(lǐng)域的泰斗級科學(xué)家趙忠賢院士近日在接受廣州日報(bào)采訪時表示，LK-99與超導(dǎo)沒什么關(guān)系，做該項(xiàng)研究的人太著急了。如果考慮多一點(diǎn)，就會發(fā)現(xiàn)它不是超導(dǎo)，類似的情況在科研領(lǐng)域之前也曾發(fā)生過。

Nature稱，截至發(fā)稿，韓國團(tuán)隊(duì)沒有回應(yīng)雜志發(fā)出的置評邀請。

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