“室温超导”片尾曲：我国科学家成功合成变种磷灰石与铜蓝矿的共混物并引发超导相

真可爱呆、洗芝溪团队合成了一个变种磷灰石与铜蓝矿的共混物，在近室温和低温下分别引发了两种超导相（IT之家注：明确提到“超导相”而非之前的“疑似超导相”），相关成果已于昨日发表在arXiv上。

这项成果是在去年闹得沸沸扬扬的韩国 LK99“室温超导”材料基础上进行的研究，通过在磷灰石框架中大量掺杂硫，合成了一种主要由变种磷灰石和黄铜矿（硫化铜）组成的新混合物。

其中，变种磷灰石成分显示出近室温超导电性（转变温度约在 250-260K），铜蓝矿亦可能被诱导出另一个 30K 左右的低温超导相。

他们观察到在约 260 K 时出现显著的抗磁性，并在 30 K 以下急剧下降，表明存在两种超导相共存的现象。上临界磁场在 250 K 时大于 1000 Oe。此外，电测量显示电流-电压曲线偏离正常的线性关系，表明存在零电阻效应，临界电流在 140 K 时约为 50 μA.

这项研究表明，这些材料在接近室温和低温下都可能表现出超导性，这对未来超导材料的研究和应用具有重要意义。

对此，洗芝溪教授解释称，这一年内发表的三篇论文代表了团队的三个里程碑：第一次研究依然沿用韩国人的基本工艺，第二次在原工艺基础上引入了水法泡硫，而最新这一篇直接抛弃了火法路线，从原料磷灰石开始就采用全程水法。

我们现在所报道的样品，除了里面存在的磷灰石结构是与去年韩国团队报道的 LK-99 有类似之处以外，基本可以认为是一个全新的研究成果。

一是合成工艺。与韩国的高温烧结完全不同，我们从原料开始采用的都是水热法合成，没有经过高温烧结，样品质地软脆，但更易提纯。

二是原料。我们没有像韩国人那样采用黄铅矿和磷化亚铜，而是用的硝酸盐、磷酸盐和硫化物等作为原料。韩国人的方法中经历了接近熔点的高温，所以磷、硫等元素都有变价，会形成十分复杂的混合物，很难保证导电性不是来自磷化亚铜和硫化亚铜。而我们的水法过程温度低、没有强氧化还原性，这些酸根基本不会变价，更不会出现金属铜或亚铜的情况。

三是元素成分和配比。韩国人最初 LK-99 的投料比是 9 铅 1 铜的磷灰石。而我们现在的配比是 9 铜 1 铅，主要成分是铜，引入少量的铅只是为了让结构更加稳定。正如文中介绍，无铅配方同样能形成超导，但结构很不稳定、重复性很差，所以我们没有作为主力样品报道。

四是结构。我们目前的样品中残留有少量未被硫掺杂取代的原料磷灰石，它与 LK-99 的主成分类似，但我们认为它不具备有效活性。真正具有活性的是硫取代后的变种磷灰石，及其周围更加丰富的铜蓝矿。我们认为，变种磷灰石与铜蓝矿互为共生关系，前者具有较大晶格畸变，晶格常数很小，无法单独稳定存在。铜蓝矿相当于给磷灰石加了个压。

由此猜测，韩国人最初的确看到了所谓“超导的幽灵”，因为在他们那个大杂烩的合成中，难以避免里头会反应出微量的硫代铜磷灰石结构，所以能看到一些微弱的疑似信号，并给了我们最初的启示。

但他们那个合成，并不漂亮。

值得一提的是，洗芝溪教授还提到，真可爱呆要直播测试这种材料的超导磁场效应，大家可以期待一下。

本文源自：IT之家