铜替代铅在普林斯顿LK-99研究中受阻，38页论文支持北大结果

在最新的普林斯顿大学LK-99研究中，Schoop Lab团队的复现尝试失败了，但却提出了一个引人瞩目的新观点。根据他们的计算，似乎在铅原子位点掺杂铜并不可行。这篇引人入胜的论文提供了关于铜替代铅的新的见解。




这项研究团队通过磁性和电阻测量并未观察到超导的迹象，与此同时，理论计算结果也表明铜的掺杂不稳定，其电子结构不利于超导，却更有可能导致磁性。

这份长达38页的论文最终支持了北大团队昨天提出的结果，即Pb₉Cu(PO₄)₆(OH)₂更可能是磁体而非常温常压超导体。



尽管这篇论文尚未上传至arXiv，仅以谷歌文档的形式出现，却引起了广泛的关注。

即将担任普林斯顿大学化学和生物工程助理教授的Andrew S. Rosen指出：“铜原子取代铅需要的额外能量高达13.9 eV，这一能量过高。”



对于为何仍然能够观察到部分成功的复现案例，量子材料物理教授Michael S Fuhrer指出，普林斯顿团队的结论实际上应该是“韩国团队提出的结构未必准确，可能与实验中的真实物质不符”。



然而，低温物理学家和量子系统工程师Jorrit de Boer则认为，这是一篇非常详尽的论文，由一支著名的研究团队撰写，他们在复杂晶体的“生长”和电子理论方面都具备顶尖水平。

论文中详细解释了“为何无论采用哪种合成方法，铅-铜替代都几乎不可能发生的根本原因。”虽然与韩国团队的样品不完全一致，但似乎已经找到了答案。



普林斯顿团队在总结中提到，按照韩国团队描述的样品合成流程，得到的是多相样品。其中的核心材料磷灰石单晶是可分离且透明的，单晶X射线衍射法（SXRD）分析结果与已发布的样品粉末模式一致。根据形成能计算，铅原子位点掺杂铜似乎是不可行的。



此外，即使假设韩国团队初始的铜掺杂结构是正确的，根据理论预测，由于局域化的平坦能带，该材料的基态将是磁性的。



值得注意的是，实验结果显示不同结构的材料在15度处出现了一个新的衍射峰，该峰的强度会因阴离子的类型和铜掺杂位置的不同而变化。这表明对铜掺杂位置存在不确定性。

从这些模拟结果来看，作者对铜能有序掺杂进入磷灰石矿物结构表示怀疑。



马里兰大学量子材料中心在阅读论文后建议普林斯顿团队在低温条件下测试样品的性质，而普林斯顿团队表示将会考虑这一建议。



与此同时，中国科学院物理研究所也发布了一篇论文。总之，LK-99的复现和研究进展仍在继续。



在实验复现方面，航天工程师安德鲁翻遍了15克样品，但并未找到第三个具有磁性反应的碎片。现已将制备的样品移交给南加州大学的跨学科小组进行进一步实验。



此外，一家日本柔性印刷电路板领域的创业公司也加入了实验复现行列。创始人清水信哉表示，虽然成功的概率极低，但他已备好设备