东南大学观察到LK99零电阻


东南大学物理系孙悦悦: 已经成功地在LK-99 材料中观察到低于110K的零电阻。

然而,这并不构成室温超导性的证据。

需要进一步的探索和测量来确定室温超导性是否存在。 我们的团队将继续朝着这个方向努力。

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文字内容:
我是东南大学物理学院的孙玉月。今天,我想向大家汇报一下我们课题组关于LK99的最新研究成果。最近,关于地外超级岛的话题非常热。我们看到了很多相关的报道。作为超级岛屿领域的研究人员,我们感到非常高兴。我们的工作受到了很多人的关注。但是,我们也注意到,一些媒体或自媒体对我们的实验结果进行了过度报道或歪曲。因此,我想借此机会通过这段视频向大家介绍一下我们的研究成果。我们的研究成果已经发表在《会计》杂志上,大家很快就可以阅读到全文。

首先,请允许我澄清最重要的一点。我们既没有证实也没有发现地外超级岛屿。但是,我们已经成功观测到低于 110K 的零电阻。这可能是这种材料存在超导性的一个重要证据。现在,让我们来看看这篇论文,并为您提供详细的解释。

首先,请允许我介绍一下我们东南大学物理学院的研究团队。这项工作主要由三名学生完成:侯强、魏伟和周星。我和施洋教授也参与了这项工作。现在,让我们直接研究一下我们论文中的数据,并向大家解释一下。

第一张图是我们的 X 射线衍射结果。左边是两种前驱体材料的 XRD 结果。右边是我们合成的材料的 XRD 结果。我们对四批样品进行了 X 射线衍射。我们将 X 射线衍射结果与韩国团队报告的结果进行了比较。我们样品的 X 射线图案与报告的图案非常吻合。事实上,我们的样品比他们的还要纯。在他们的样品中,与杂质相对应的峰值在我们的样品中要小得多。因此,我们可以说我们的样品纯度更高。

现在,让我们进入最重要的部分--零电阻结果。让我们仔细看看我们的测量结果。我们从 300K 开始测量,然后逐渐降低温度。通过样品的电流为 1 毫安。由于样品易碎,很难将其塑造成规则形状。因此,我们使用了形状不规则的样品,以节省时间。我们使用四探针法测量电阻率。在一毫安培的电流下,我们观察到电阻率在高温下表现出轻微的半导体行为。随着温度的降低,电阻率也随之降低。最关键的观察结果出现在 110K 的温度下。在这个温度下,我们观察到电阻接近于零。为什么说趋近于零呢?如果看一下这边的电阻刻度,大约是 10^-5 到 10^-6 欧姆。考虑到 1 毫安的电流,相应的电压约为 10^-8 或 10^-9 伏。这在我们的仪器 PBMS 的测量范围之内。因此,我们认为我们观测到的电阻为零。

这就是我们的样品。在之前的实验中,我们观察到电阻在 250K 左右出现了奇怪的下降。导致电阻下降的原因尚不清楚。这可能是由于测量装置中的一些杂质或其他因素造成的。我们仍在研究这一现象。我们还对磁场下的超导转变进行了测量。我们观察到,超导转变在外加磁场下保持相对稳定。临界温度 TC0 仅有轻微变化。然而,不同磁场下的超导转变存在一些特殊性。例如,在 0 特斯拉和 135 特斯拉等低磁场下,随着磁场的增加,超导转变会向更低的温度转移。然而,在 9 特斯拉和 7 特斯拉时,超导转变似乎又恢复了。这种行为的原因尚不清楚。

最后,我想提一下,我们在 8 月 1 日下午首次观察到电阻率急剧下降,类似于超导转变。但是,当时的电阻率并没有达到零,而且数值很小。因此,我们加强了样本选择过程。我们一共测试了六个样本,但只在其中一个样本中观察到电阻率为零。在其他大多数样品中,我们观察到了半导体的特征行为。此外,我们还对零电阻样品进行了迈斯纳效应测量。然而,我们在磁性测量中没有观察到完全的二磁性。因此,我们推测,如果我们样品中的零电阻是由超导造成的,那么其超导成分相对较低。

总结

  • - 他们使用四点探针法在110 K(-163C)下测量0电阻。在环境压力下在如此高的温度下的电阻是材料科学中的新发现
  • - 他们还声称,零电阻状态的转变取决于强磁场,这是超导性的经典特征。 
  • - 据报道,他们合成的样品纯度远高于LKK最初的韩国团队
  • - 他们注意到电阻在~300和220 K之间(图中的近似值)有几个数量级的有趣和突然的下降。这是目前无法解释的,但与LKK大致一致-即,LKK可能一直在测量这种两个数量级的高温“下降”。
  • - 他们坚持认为,这不是超导性的绝对确凿证据,但它暗示了这种材料中非常有趣的电子特性。  

这些结果与劳伦斯伯克利国家实验室,科罗拉多大学博尔德分校,沈阳国家实验室和TU Wien最近的模拟结果进行了很好的比较,所有这些模拟都是由知名的材料科学家进行的。  

这些模拟已经收敛在LK-99上,LK-99由于当铅磷灰石晶体掺杂有铜时形成平坦能带而在高温和环境压力下具有超导性的潜力。值得注意的是,其他掺杂金属也可以实现类似或更好的性能。