室溫超導(dǎo)體LK-99的合成與結(jié)構(gòu)分析

近日,韓國(guó)科學(xué)家Sukbae Lee等人成功合成了室溫超導(dǎo)體。研究表明,它能在T=400K下工作,具有改性鉛磷灰石(LK-99)結(jié)構(gòu)。
論文指出,LK-99的合成涉及黃鉛礦(Lanarkite, )與
的反應(yīng)。
(1) 黃鉛礦(Lanarkite)的制備。
Lanarkite的分子式可寫為,其晶體學(xué)數(shù)據(jù)為:
a?= 13.746, b = 5.6964, c?= 7.066,?β?= 115.79°?

論文指出,Lanarkite是通過(guò)混合硫酸鉛和氧化鉛制備的,將反應(yīng)物置于開(kāi)放式氧化鋁坩堝中,在725oC下反應(yīng)24小時(shí)即可得到Lanarkite。
(2)磷化銅的制備。
將Cu和P粉末按每個(gè)組成比例混合。樣品被轉(zhuǎn)移到石英管中。將管在的真空下密封,并在550°C下反應(yīng)48小時(shí)。從管中取出后,獲得深灰色鑄錠并將其粉碎,及得到磷化銅粉末。
(3)LK-99的制備。
將Lanarkite和以1∶1的摩爾比均勻混合,將其放入反應(yīng)管中,在
的真空下密封并在925℃下反應(yīng)10小時(shí),最終合成了LK-99(如下)。

作者通過(guò)X射線光電子能譜譜圖分析、PPMS熱容測(cè)量法等方式,探明其結(jié)構(gòu)為(如下)

X射線光電子能譜(XPS)數(shù)據(jù):

經(jīng)結(jié)構(gòu)分析,得LK-99的c軸俯視圖:

作者指出,他們預(yù)先對(duì)LK-99的評(píng)估為,x = 0.9 ~ 1.0,由于Cu(Ⅱ)離子(87pm)小于Pb(Ⅱ)離子,導(dǎo)致體積減少0.48%(133pm)。他們指出:
The stress was occurred in the network portion and then affected the appearance of superconductivity.
另有學(xué)者給出以下研究成果(網(wǎng)圖,未知其出處)。

本月1日,Up主@關(guān)山口男子技師發(fā)布視頻,給出了LK-99的驗(yàn)證。
華中科技大學(xué)材料學(xué)院博士后武浩、博士生楊麗,在常海欣教授的指導(dǎo)下,成功首次驗(yàn)證合成了可以磁懸浮的LK-99晶體,該晶體懸浮的角度比Sukbae Lee等人獲得的樣品磁懸浮角度更大,有望實(shí)現(xiàn)真正意義的無(wú)接觸超導(dǎo)磁懸浮。
我只是一個(gè)熱愛(ài)化學(xué)的普通高中生,所以本文也只是側(cè)重其合成與結(jié)構(gòu),并在原論文的基礎(chǔ)上加了一點(diǎn)點(diǎn)我的理解。其間恐怕多有疏漏,煩請(qǐng)斧正awa
事實(shí)上,超導(dǎo)的屬性既包含抗磁性,又要求零電阻?,F(xiàn)在恐怕只給出了LK-99有部分抗磁性的證明,但電學(xué)研究還不充分,無(wú)法斷定韓國(guó)研究的真?zhèn)巍?/strong>
所以我們說(shuō):讓子彈再飛一會(huì)兒罷!
【參考文獻(xiàn)】
1. S. Lee, J. Kim, and Y.W. Kwon, arXiv: 2307.12008 (2023).
2. S. Lee, J. Kim, H.T. Kim, S. Im, S. An, K.H. Auh, arXiv: 2307.12037 (2023).
3. S. Lee, J. Kim, H.T. Kim, S. Im, S. An, K.H. Auh, J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol., 33, 61 (2023).
(完,2023年8月2日)