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天上的云
老股民
2024-01-04 23:04:46

铜取代铅磷灰石可能在室温下存在迈斯纳效应。
一篇室温超导论文,再次掀起了互联网的小小波动。

【又导了?中科院等发现新疑似室温超导材料 作者:对结果很有信心】室温超导又又又来了?就在这两天,来自中科院、北科大、华南理工等机构的大佬们发布最新联合研究成果:铜代铅基磷灰石在室温附近可能存在迈纳斯效应(超导特征之一)。也就是疑似有另一种室温超导材料成为希望。据了解,所涉样品来自不同单位,用了不同的合成方法,测试也是用的不同实验室和方法,但得到的结果却高度统一。消息一出,大伙又沸腾了。

在最新的一篇论文中,作者们再次证明了室温下铜取代铅磷灰石(LK-99)中可能存在迈斯纳效应。
在室温下,用铜取代的铅磷灰石在 25 Oe 的磁场下观察到抗磁性直流磁化,在零场冷却和场冷却测量之间存在明显的分歧,在 200 Oe 下变为顺磁性。在冷却过程中发现了玻璃记忆效应。超导体的典型磁滞回线在 250 K 以下被检测到,同时磁场的前后扫描不对称。我们的实验表明,在室温下,这种材料可能存在迈斯纳效应。

为了证明迈斯纳效应,首先需要观察到在临界温度 (Tc) 以下出现的一种抗磁性磁化 - 温度 (M-T) 曲线,这种曲线在零场冷却 (ZFC) 和场冷却 (FC) 测量中会出现分叉。同时还需要观察到在临界温度以下的一种超导滞回磁化 - 磁场 (M-H) 循环。

铜取代铅磷灰石(CS­LA),也称为 LK-99,被认为是室温超导体的新型候选材料,但迄今为止尚未报道完整的迈斯纳效应。Lee 等人的研究报道了 LK-99 具有很大的抗磁性,但据 Ha­b­a­m­a­h­o­ro 等人指出,这种抗磁性源于 Cu_2S。

研究表明,在直流(dc)测量中,一个更为重要的磁滞回线(hy­s­t­e­r­e­s­is lo­op)仍然缺失,而仅在微波环境中被观察到。

毫无疑问,直接观察直流磁滞是必不可少的,这是本工作的主要内容。

为了防止过量铜掺杂导致的铁磁性,该研究设计并制备了改进的 CS­LA 样品。过程如下:

通过共沉淀方法将磷酸盐和硫化铅细致地混合在水溶液中。然后,将混合物在 180℃下高压加热 24 小时,保持溶液的 pH 值为 8。水热处理后,将样品在氩气环境下在 900℃下煅烧 8 小时。然后温度降至 500°C,并在纯氧气氛中继续煅烧 48 小时。随后,使样品在存在氧气的环境中冷却至室温。

该研究使用 MP­MS-3 SQ­U­ID 对样品进行直流磁化测量,然后分别在 300 K、250 K、200 K 和 100 K 的温度下进行 M-H( ma­g­n­e­t­i­z­a­t­i­on-ma­g­n­e­t­ic fi­e­ld ) 曲线测量。然后,样品被冷却至 10 开尔文,并再次测量了零场冷却(ZFC)和场冷却(FC)曲线,以确定超导体和玻璃记忆效应(这是一种磁性行为的指示)。

图 1 显示了场扫描前后的 MT 曲线,表现出明显的 ZFC-FC 分岔。所有曲线在 25 Oe 下都是抗磁性的,而在 200 Oe 下则存在顺磁性,这与低场微波吸收中的下临界场 Hc1 为 30 Oe 一致。初始磁化后的 ZFC 曲线低于初始磁化前的 ZFC 曲线,并且在 100 K 附近有明显的扭结,表明冷却时磁场最终在 100 K 扫过时的玻璃记忆效应。在 250 K 左右还有一个转折点,可以将其视为临界温度 Tc。当曲线低于 50 K 时,玻璃态行为在 200 Oe 下更容易观察到。

三个温度下的 M-H 曲线如图 2 所示,在强磁场下,信号基本上是顺磁的。在 10 Oe 以下,可以清楚地观察到典型的超导磁滞回线,在 250 K 以上就无法识别出滞后现象。值得注意的是,前向和后向扫描之间存在不对称性,即零场下的负峰值比正峰值更尖锐。这种不对称性也在微波吸收中被检测到。

由于初始磁化曲线也很重要,因而该研究在图 3 中给出了不同温度下的初始磁化曲线和第一次向后扫描曲线。在较低的温度下,分岔点增加,在低场出现一个峰,表明迈斯纳相可能存在。

图 4 表明,样品的晶体结构与磷灰石(ap­a­t­i­te)的 P63/m 结构特征一致。




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