本來(lái)已經(jīng)快被各權(quán)威機(jī)構(gòu)下場(chǎng)錘得奄奄一息的LK-99，最近獲得了一位支持者。

北科大團(tuán)隊(duì)的一篇文論8月11日在arXiv上線(xiàn)，作者陳寧教授等人認(rèn)為，不同的銅氧體系高溫超導(dǎo)體具有不同的Cu-O耦合強(qiáng)度，它與超導(dǎo)溫度存在線(xiàn)性關(guān)系。

(資料圖片)

根據(jù)這個(gè)規(guī)律，LK-99的電子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)支持室溫下的存在超導(dǎo)性的可能。

論文地址：https://arxiv.org/abs/2308.06349

而且陳教授認(rèn)為，即使最后LK-99被證實(shí)不具有室溫超導(dǎo)的可能性，但是對(duì)它的研究或許可以開(kāi)啟對(duì)超導(dǎo)現(xiàn)象本質(zhì)的研究的新大陸，值得科學(xué)界進(jìn)一步的持續(xù)探索。

不過(guò)，就在今天，LK-99的室溫超導(dǎo)性，再次被中科院物理所否認(rèn)。

此前，中科院北京凝聚態(tài)物理研究所曾發(fā)表論文，推測(cè)LK-99的電磁特性是與樣品結(jié)構(gòu)中的硫化亞銅相關(guān)，因而否認(rèn)了LK-99是室溫超導(dǎo)體。

今天北京凝聚態(tài)物理研究所又在arXiv上發(fā)了一篇新論文，繼續(xù)論證了之前的觀(guān)點(diǎn)。

論文地址：https://arxiv.org/abs/2308.07800

論文對(duì)3個(gè)不同的研究團(tuán)隊(duì)的LK-99的樣品進(jìn)行了更細(xì)致的研究，認(rèn)為三個(gè)獨(dú)立樣品體現(xiàn)出的電磁特性都是來(lái)源于其中的硫化亞銅，否認(rèn)了LK-99的室溫超導(dǎo)性。

用統(tǒng)計(jì)學(xué)證明LK-99的超導(dǎo)性

先來(lái)看一下LK-99超導(dǎo)性支持者陳寧教授論文的具體內(nèi)容。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為L(zhǎng)K-99的復(fù)雜軌道耦合特性與氧化銅類(lèi)似，并具有多軌道相互作用。其整體帶寬明顯大于目前最大的氧化銅體系。與近室溫高壓氫化物體系進(jìn)行比較，也可以看出類(lèi)似的特點(diǎn)。

在各種典型的超導(dǎo)體系中，通過(guò)應(yīng)用整體帶寬與超導(dǎo)臨界溫度的材料相關(guān)性定律。研究團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)，新材料的電子結(jié)構(gòu)可以支持實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)。材料的電子結(jié)構(gòu)可以支持在更平坦的帶寬條件下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)超導(dǎo)。

先前的統(tǒng)計(jì)學(xué)超導(dǎo)研究

與晶體結(jié)構(gòu)、成分或其他宏觀(guān)參數(shù)的研究不同，研究團(tuán)隊(duì)之前的大數(shù)據(jù)工作主要關(guān)注超導(dǎo)系統(tǒng)電子軌道相互作用的特征。

通過(guò)比較和總結(jié)典型超導(dǎo)體系在全能量范圍內(nèi)的電子結(jié)構(gòu)，研究團(tuán)隊(duì)得到了超導(dǎo)體系整體帶寬參數(shù)與最大臨界溫度之間的關(guān)系。利用這一統(tǒng)計(jì)規(guī)律，可以預(yù)測(cè)任何新系統(tǒng)的臨界溫度。

團(tuán)隊(duì)之前的研究認(rèn)為，所有電子結(jié)構(gòu)都直接反映了原子軌道之間的相互作用、耦合或糾纏。

為了說(shuō)明臨界溫度與整體帶寬變化趨勢(shì)的物理意義，研究團(tuán)隊(duì)在此對(duì)不同種類(lèi)超導(dǎo)體的重要相互作用原子軌道進(jìn)行示意性定性描述，如下圖所示：

如上圖a和b所示，金屬超導(dǎo)體通常占據(jù)較小的能帶寬度，因?yàn)檫@些金屬超導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)較窄，涉及以下兩種混合軌道類(lèi)型之一：S+d 型（如 Nb）和 S+p 型（如 Pb）。

如圖c-d所示：與傳統(tǒng)超導(dǎo)體相比，銅酸鹽系統(tǒng)（如圖d所示）和銻酸鹽系統(tǒng)（如圖c所示）的緊密結(jié)合能中存在額外的核心軌道耦合，涉及來(lái)自某些核心軌道而不是價(jià)軌道的sp耦合。由于這種特殊的sp軌道耦合，HTS的整體能帶擴(kuò)展到-20eV結(jié)合能。

盡管不同類(lèi)別的典型超導(dǎo)體系統(tǒng)的帶結(jié)構(gòu)特征存在明顯差異，但總體帶寬（或能量跨度）與相應(yīng)的超導(dǎo)臨界溫度具有良好的正相關(guān)性。利用這一統(tǒng)計(jì)規(guī)律，研究團(tuán)隊(duì)可以預(yù)測(cè)潛在可能的超導(dǎo)材料的超導(dǎo)臨界溫度。

電子結(jié)構(gòu)特征和統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律推斷超導(dǎo)性

為了與之前典型體系的電子結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行比較，LK-99的能帶計(jì)算方法仍采用Materials Studio中的CASTEP方法，計(jì)算參數(shù)與之前的工作相同。如下圖所示，量子力學(xué)計(jì)算表明新的LK-99整體能帶結(jié)構(gòu)也具有非常有趣的特征。

與氧化銅類(lèi)似，它也有一個(gè)寬的內(nèi)耦合帶，其軌道相互作用比氧化銅更為復(fù)雜。P的DOS顯示出sp雜化的跡象，作為陽(yáng)離子特性，P3s軌道明顯低于氧離子的 2s。如果引入更多電子，系統(tǒng)的費(fèi)米面將上升到P3p帶。即使不考慮費(fèi)米面位置的變化，新體系的特征帶寬也會(huì)比氧化銅寬得多。

因此，如果研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)臨界溫度與電子結(jié)構(gòu)特征相關(guān)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律來(lái)推測(cè)，LK-99的臨界溫度極限一定會(huì)超過(guò)最高的氧化銅體系（常壓下為138K，高壓下為160K），這表明在帶寬更寬的條件下有可能實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)。

結(jié)論

總之，根據(jù)研究團(tuán)隊(duì)關(guān)于電子結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)臨界溫度的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，他們得出了一個(gè)獨(dú)立的結(jié)論：在適當(dāng)?shù)钠綆l件下，LK-99可以支持室溫臨界溫度極限的超導(dǎo)性。

這一結(jié)果獨(dú)立于實(shí)驗(yàn)和理論，甚至獨(dú)立于超導(dǎo)機(jī)制。研究團(tuán)隊(duì)相信，材料定律是超導(dǎo)理論的基礎(chǔ)，它打開(kāi)了一扇窗，能更清晰地看到神秘的室溫超導(dǎo)世界。

從這個(gè)角度看，闡明這一規(guī)律與實(shí)驗(yàn)證實(shí)室溫超導(dǎo)同樣重要。

教授微博釋義，闡述LK-99對(duì)于超導(dǎo)研究的意義

陳寧教授在自己微博上也對(duì)這篇論文中的一些具體問(wèn)題進(jìn)行了解釋?zhuān)瑢?duì)自己的研究方向給網(wǎng)友做了一些簡(jiǎn)單的科普。

來(lái)源：陳博微博

在他看來(lái)，對(duì)LK-99的研究不僅僅是局限于這個(gè)材料是否是室溫超導(dǎo)材料這一點(diǎn)。

來(lái)源：陳博微博

進(jìn)一步，他認(rèn)為前沿的超導(dǎo)研究不應(yīng)該糾結(jié)在之前的表征和方向上，要對(duì)電子的狀態(tài)有全新的認(rèn)識(shí)。

來(lái)源：陳博微博

而他在微博中和網(wǎng)友的互動(dòng)進(jìn)一步表明了他的態(tài)度，LK-99的出現(xiàn)，即使被證實(shí)不是室溫超導(dǎo)，甚至不是室溫抗磁，也是很有意義的研究和發(fā)現(xiàn)。

因?yàn)樗锌赡茏尦瑢?dǎo)研究開(kāi)辟出一個(gè)全新的方向。

網(wǎng)友的評(píng)價(jià)

知乎上，大家對(duì)這篇論文也從各個(gè)不同的角度發(fā)表了看法。

來(lái)源：張子立

認(rèn)為陳教授的論文中提出的統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律依據(jù)的樣本太少了，不是很靠譜。

但同樣有知友認(rèn)為，別不把統(tǒng)計(jì)學(xué)不當(dāng)科學(xué)。至于后邊的可能性還需要繼續(xù)探索。

來(lái)源：愚者之影

目前大部分的科研團(tuán)隊(duì)對(duì)LK-99的實(shí)驗(yàn)都傾向于否認(rèn)其超導(dǎo)性，而韓國(guó)團(tuán)隊(duì)仍在堅(jiān)持自己的說(shuō)法。

吃瓜群眾們寄希望于基礎(chǔ)科學(xué)產(chǎn)生重大突破，從而讓大家的生活能變得更加美好。

但在這一篇篇駁斥LK-99超導(dǎo)可能性的論文面前，大家也不得不慢慢接受「LK-99不是室溫超導(dǎo)材料」這個(gè)略顯殘酷的事實(shí)。

但是，任何科學(xué)的探索都離不開(kāi)實(shí)事求是的治學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那笞C過(guò)程。

而更多人對(duì)于基礎(chǔ)科學(xué)探索的關(guān)注，不但能增加學(xué)界研究成果的影響力，對(duì)于全民科學(xué)素養(yǎng)的提升也是大有裨益。

也許之后在室溫超導(dǎo)領(lǐng)域獲得突破性進(jìn)展的科學(xué)家，他/她對(duì)科學(xué)的興趣就是來(lái)源于這樣一場(chǎng)全民的圍觀(guān)。

韓國(guó)團(tuán)隊(duì)又提交了第三版？

另外，在上周五，韓國(guó)團(tuán)隊(duì)又提交了六人合著論文的第三版。

這篇論文的更新，最主要就是補(bǔ)充了圖8。

Huyn-Tak Kim利用自己改良的BR-BCS理論，預(yù)測(cè)了超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度Tc，并且得出結(jié)論：1維超導(dǎo)（Cu-O-Cu）的Tc明顯要大于2維和3維。

另外，論文的圖3也進(jìn)行了很大改動(dòng)，晶體結(jié)構(gòu)中的許多Pb離子被替換成了Cu2+，尤其是一維超導(dǎo)態(tài)的通路部分，Pb離子被全部替換成了Cu2+。

而北科大陳寧老師猜測(cè)，這大概是Kim教授實(shí)在沒(méi)轍了，只能往銅氧化物去解釋。

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