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论LK-99室温超导的真伪

这几天关于“LK-99室温超导”可以说是毫无疑问的顶流话题。到底是真是假,不仅仅是网络上,还有微信群,甚至是饭桌上,小编都看到都在激烈地讨论着。

来自北京科技大学从事材料物理理论模拟方面的陈老师,在事件伊始就发微博提出对室温超导持乐观态度。征得同意,我们将他的两篇博文贴出来,以供参考:

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再论LK-99室温超导的真伪

“毫无疑问,主流超导人主要是因理论困惑从而怀疑LK~99,其实,超导的几种实验方法都是他们常用的。当然,吹毛求疵也是科学的态度。就像反对党,不管是否正确,都会找当政党的毛病。

这里,我们从材料研究的大逻辑上来分析这个事件相关问题的真伪。

第一,导电很容易测量,这个事实应该没必要捏造,而灰黑色样品也表明,它不是绝缘体,因为,绝缘体几乎都是透明或白色,因为,能隙大,可见光都吸收不了。注意,导电是超导的先决条件,有导电才能有超导,但不是可以超导,金属铜就从来未发现超导现象。

第二,LK-99成份里面除了很少铜(只具有很弱的磁性),都不是含磁性原子,产生集体的抗磁性或者铁磁性的可能性很小,所以,看到的磁悬浮最大可能还是应该来自超导的抗磁性,也没必要傻到用少量Cu做第二个造假,至少用铁吧!?

第三,从合成过程看,这个体系并没有太困难的步骤,常见的体系主要是磷酸根(PO4)为基础结构,只是,Pb与磷酸根的比例不同,再包括二价Cu替换二价Pb,以及一些Cl离子的引入(可能替代O离子),导致出现富裕载流子,因此,从合成成份看,这个导电体系也是有可能的。此外,该材料常压下稳定,也是合理的。

综上所述,论文给出的几个结果,相互之间没有矛盾,整体是自洽的,只能等待其他人的重复实验,绝对不可能根据现在的论文,直接否定他们就是造假。

其实,早在今年4月30日的微博,我们就从理论上预测,下一代超导体应该来自离子晶体,因为它具有更深的内层轨道相互作用的能带宽度。但是,我们同时也指出,材料很难将离子晶体变为导体,因为,离子晶体都是盐类,都有很大的能隙,直接掺杂很难缩小能隙,从而获得足够的载流子。

但是这两天,我们看到的LK99采用的是另类方法,可以看做是利用有序周期性缺陷的方式,有些类似周期性缺陷的做法,这个思路是有待其他实验人证实的问题,这是该论文唯一不确定的问题。”

微博地址:
https://weibo.com/1112451975/NcitQbU2d
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量子力学计算可以支持新体系是室温超导


“不管实验人如何争论争论,这里我们是从一个理论角度来分析和讨论室温超导问题。

虽然韩国人Lee-Kim研究的体系并没有精确的晶体结构,但是,利用量子力学计算还是可以推测一下电子结构主要特征,就是先利用类似的晶体结构和成份,得到轨道带分布计算结果。这样可让我们粗略地了解,除了费米面附近精细形貌,其他深度分布特点。这里深层电子结构特征,可以基本反映出来,利用能带整体特征,我们可以讨论不同超导体系体系临界温度。

按照我们已经完成的铜氧化物超导体的电子结构特征研究,我们找到过一个统计规律,这个规律是借助于铜氧化物电子结构特征,特别是具有的非常奇特的电子结构特征,我们统计看到了,超级奇特大的能带分布范围,这个能带跨度与临界温度极大值的正比关系。当然,与常规的材料研究不同,由于是超导的涨落支持的问题,而电子涨落的问题讨论需要包括体系所有轨道相互作用,特别是包括特殊内层耦合,统计才能发现能带宽度与临界温度极大值的关系#美国室温超导研究被打假# 。

上次Dias高压氢化物,我们也看到了那个体系电子结构的能带宽度特点,而且,它确实比铜氧化物也更宽,因此,那时我们理论就支持LuNH体系是室温超导现象。只是,那个体系是通过高压才能达到的这个宽度,计算时当然也需要加高压。

在看到最新的体系后,我们也做了计算,其实一个小时就能看到结果,一两天就能分析清楚。结果发现,韩国新体系能带宽度的结果确实出乎意料,比铜氧化物跨度还要大大约5eV,而且,体系确实不总加压。之所以大,有两个原因,一个是因为p本身的深层s耦合轨道也存在,这点与铜氧化物一样,而且被氧的深层轨道带压得更深了,确实深了,不到2eV。其次,由于体系引入了多余电子,其费米面也高于氧离子p轨道,在氧离子的p轨道带之上3-4eV左右,构建了新的费米面。因此,这个特殊体系构成了一个奇特的超级宽的能带,比铜氧化物宽很多,这个是绝对没问题的。由于,能带整体宽度决定临界温度的统计规律,新的体系完全可以超过铜氧化物,也很可能达到室温。

但是,还是要重复我前两天的观点,我们理论计算结果也反映出,超导的结构部分太过于局部,集中在晶体结构的一小部分,因此,大部分结构不是超导。注意,不是铜氧化物当年研究时的相不纯,这个体系,即便全部都是纯相,超导部分也很少。所以,临界电流确实应该很小。所以,磁悬浮影像看到的悬浮现象也不给力,一头搭在磁铁上,这往往是实验人非常异议新体系不是室温超导现象的一个重要原因。 


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