航天小哥8天复刻LK-99磁悬浮!开箱验证结果与华科大相符,手把手步骤详解

新智元

共 4743字,需浏览 10分钟

 · 2023-08-11



  新智元报道  

编辑:Aeneas 好困
【新智元导读】又一个LK-99开箱视频来了!此前曾全网直播24小时的外国小哥Andrew McCalip,刚刚也烧出了能磁悬浮的样品。

韩国室温超导全球复现的热潮,依旧在持续大爆发。韩国团队也在昨天放出了第二段悬浮视频。

而就在今天凌晨,曾引起数万网友围观直播的外国小哥Andrew McCalip,也成功烧制出了能够磁悬浮的疑似LK-99样品!

可以看出,他们的样品也表现出了磁悬浮特性,

并且,他转发了华科大团队的论文,表示他们的结果和我们的的产品表现几乎一模一样!

不过,即使是这种磁悬浮的现象,也并不能严格证明「样品具备迈斯纳效应」。

航天小哥领衔业余爱好者团队,成功复现

在上周六,这个团队就曾在网上直播复现实验,顺利完成了第一步。 

而Andrew McCalip也并非材料学、物理学的专业人士,而是任职于航天公司「太空工厂」。总之,这个团队是一群业余爱好者。

现在过了七天,他们终于成功得到了磁悬浮样品——

Andrew McCalip表示,团队夜以继日地烧炉子,终于得出一个超级有趣的结果,做出了史诗级的视频。

现在,大家需要休息24个小时了。他们会利用周末研究一下已发表的论文。

下图是一个花了13个小时烧制出的样品。可以看到,它表面闪着光泽,具有金属质感。

虽然样品的确表现出一些跟论文中相同的反应,但McCalip总觉得,样品的外观还是有点怪怪的,似乎看起来太亮了。

为啥产品表明会这么亮呢?有人说,或许是你们实验室的照明比韩国团队的好一些?但原版样品看上去的确更像铅。

有人建议:您应该尝试尽可能多地去除杂质,看看能否将较小的样品合并成大的,同时不损失其超导/抗磁性。

如果能成功做到的话,你们甚至可以申请专利。

但无论如何,至少McClip让广大网友见识到了又一个LK-99开箱视频。

如何验证迈斯纳效应

虽然产品表现出了磁悬浮,但怎样严密地证明它的确具备迈斯纳效应呢?

评论区有大神网友提出了如下建议——

如果你们希望分析出Sinéad Griffin确定的能量不利位点中,正确掺杂铜原子的材料占多少百分比(这可能是导致超导性的原因),我建议进行以下实验。

用薄型高精度天平称量薄片,然后在天平下方放置磁铁,并通过减法来计算悬浮力。

然后仔细测量薄片附近的磁场,在理论上进行计算仅由以正确百分比掺杂材料的迈斯纳效应导致的悬浮力。

如果理论和实验的两个值重合,那么就可以证明,你们的样品的确具备迈斯纳效应。

如何淬火?在不同速率下冷却

从昨天起,McCalip就在实时更新实验过程。

将烧结的黄铅矿在研钵/研杵中捣成细粉。

把黄铅矿和Cu3P粉末混合。
把装有混合物的石英管装进炉子,拍照时,温度已达925摄氏度。
韩国的论文中要求的是「5-20小时」,但并没有明确的淬火速率。因此团队计划在不同的时间拉动管子,让它们在不同速率下冷却。
最终,石英管中烧制出的样品如下。
不过,McCalip表示,这种磁响应材料只占了很小一部分,其中每个管子里只有几块碎片。
有人建议,如果快速冷却有效,那就应该尽快加速这个过程,比如使用液氮冷却。

大佬也炸了

全新的悬浮视频一出,很快就引起了巨大的震动。
连马斯克都留言说:如果这种材料真的能商用,就太赞了!
而AI大佬马库斯也表示,如果我们能够可靠地进行复现的话,那就太令人兴奋了!
此前,马库斯就认为:我觉得LK-99具备室温超导性这事儿,有10%的可能性是真的,比通过LLM到达AGI的概率大得多……
当然,对于室温超导的最新消息,也有相当多网友虽然看不懂,但就是抑制不住激动地疯狂转发。
现在,评论区已经在催Andrew McCalip赶快测电阻了。

Nature:复现不尽人意,USO年年都有

虽说现在有不少研究人员和业余爱好者,都在加班加点地进行复现实验,但很多人仍然对此深表怀疑。
8月4日,Nature发表文章指出,目前来看,初期实验和理论重现的结果都并不理想。
首先,多个团队的复现实验并没有改善LK-99这种材料的前景。
来自印度国家物理实验室(CSIR-NPL)和北京航空航天大学的两个团队,率先进行了两次独立的实验。
然而,根据实验的结果,两个团队都没有观察到超导现象。

论文地址:https://arxiv.org/pdf/2307.16802.pdf
紧接着,东南大学的研究人员进行的第三项实验。虽然团队并未在LK-99中发现迈斯纳效应,但却在-163摄氏度(110K)下测得了零电阻现象。
显然,这一温度还远低于室温,不过对于超导体来说已经是相当高了。
与此同时,理论学家们也加入了实验的大军。
目前,已经有多个理论研究通过利用密度泛函理论(DFT)计算出了LK-99的电子结构。
结果显示,LK-99可能具有独特的电子特性,在其他材料中,这些特性与铁磁性和超导性等行为有关。

论文地址:https://arxiv.org/pdf/2307.16892.pdf
然而遗憾的是,迄今为止都没有一项研究能够直接证明,LK-99在常温常压条件下是超导体。

复现实验

在复现实验中,研究人员通常会按照韩国团队描述的过程来合成LK-99,其中包括混合粉末成分和两个加热阶段。
为了确认材料的结构和成分,研究人员使用了X射线衍射(XRD)这种原子成像技术。
据此,北航团队得出结论称,他们的样品结构与LK-99的结构「高度一致」。同样的,印度团队也表示,他们的样品与韩国团队合成的「非常相似」。

然而,伦敦大学学院的化学家Robert Palgrave对此表示,这两支团队合成的材料,实际上与原始材料是不一样的:「从X射线衍射的图样上来看,这两个团队彼此之间,以及与韩国团队的结果相比,都有明显的差异。」
根据Palgrave的说法,东南大学团队实验产生的X射线衍射数据,与韩国团队的样品更加一致。

论文地址:https://arxiv.org/pdf/2308.01192.pdf
但是,其他研究人员则对他们声称在-163摄氏度(110K)下实现零电阻的说法,提出了质疑。
比如麻省理工学院的凝聚态物理学家Evan Zalys-Geller就表示,实验中的电阻测量不够灵敏,无法区分零电阻超导体和低电阻金属(如铜)。

理论之困

此外,LK-99结构的不确定性,也限制了研究人员从理论研究中得出结论。
7月31日,劳伦斯·伯克利国家实验室的量子材料研究员Sinéad Griffin,在推特上分享了自己最新的理论论文,称发现LK-99存在超导特征。
一瞬之间,便引发了网友的激烈讨论和转发。
在研究中,Griffin利用DFT发现,LK-99在费米能级附近存在孤立平带。
而这些孤立的平带在已知的一些已建立的超导体家族中,都是高转变温度的标志。
加州大学戴维斯分校凝聚态实验学家Inna Vishik表示:「平带系统往往表现出有趣的物理现象,因此当材料被预测具有平带时,大家都会有点兴奋。」
不过,Griffin很快又发文称,自己的论文并没有证明,也没有提供超导性的证据。
同样,其他理论论文也暗示了平带的存在,但所有这些论文都存在相同的结构假设。
对此,普林斯顿大学的固体化学家Leslie Schoop表示:「简而言之,在我知道正确的晶体结构之前,绝不相信任何DFT计算。」
「而且,即使未来的实验证实了平带的存在,这个特征也不意味着该材料会显示出常温超导性。」
原因在于,平带和超导性之间的联系,是基于其他材料的研究。例如,石墨烯的「扭曲」层会在-271°C(1.7 K)下显示出超导性,并具有平带特征。
但是,这并不能证明铅基的LK-99,可以在127℃(400 K)以上具有超导性。
液氮冷却超导磁体,产生的强磁场使磁体悬浮
加利福尼亚大学戴维斯分校的凝聚态实验物理学家Inna Vishik表示,从历史上看,虽然超导技术的进步会为基础科学带来巨大的好处,但在日常应用方面却收效甚微。
也就是说,即便我们有了一种能够在室温下超导的材料,也不能保证它一定会具有实际的应用价值。
最后,Vishik调侃道:「这些被戏称为USO的『不明超导物体』,经常出现在arXiv上,而且每年都会有新的。」
参考资料:
https://twitter.com/andrewmccalip/status/1687405505604734978
https://www.nature.com/articles/d41586-023-02481-0#ref-CR3



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