Synthesis and characterisation of LK-99
I. Timokhin, C. Chen, Z. Wang, et al.
最近，两个ARXIV预印本报道了在大气压力下超过室温（SART）的超导迹象，全球范围内的实验研究努力在复制结果方面以及解释所谓的超导性的理论尝试。感兴趣的材料具有化学公式 Pb_{10-x}Cu_x(PO_4)_6O，其中x≈1，由作者命名为LK-99。它属于铅磷灰石家族，并从两个前体（PbSO4·PbO）和磷化物（CU3P）合成。在这里，我们从固态合成开始，进行了一项系统研究，然后进行表征和运输测量。我们没有在LK-99样品中观察到任何超导性的特征。
介绍
在LK-99的动态领域，在第一次预印本后仅三个星期内就出现了超过3个后续作品。而且这种趋势似乎继续增加。在下面，我们简要回顾了LK-99研究的最新进展。
一系列的DFT计算发现LK-99中Fermi水平附近的所有Brillouin区域（平面 - 平板波段）的超平台电子带，表明具有强的电子相关性。氧气对平坦带的重要性是由于Cu d-States和O P型菌之间的杂交而产生的。一个预印本甚至建议在氧气中退火 LK-99 可以改善带平的度，因为O缺乏会破坏轨道杂交。还讨论了Cu-O杂交在Cu-O杂种的类似Spinglass行为的情况下进行了讨论。然而，总体而言，由于铜原子之间的较大分离，LK-99的带平平似乎源于电子定位。
自旋轨道耦合（SOC）可以在LK-99的电子结构中发挥作用，因为没有SOC的DFT计算在费米级别提供了平坦的频带，而DFT的SOC会导致带隙开放。传导带仍然非常平坦（带宽0.025 eV），可以在0.5 e/单位电池的电子掺杂时达到。
此外，SOC可能导致铁磁基态。 DFT计算没有明确包括在一项研究中进行的SOC揭示了抗磁基态，他们的工作还表明LK-99是具有0.9 eV带隙的半导体。然而，另一项研究在LK-99的平坦带中仅为SOC仅3 meV差距，与其他效果（例如，抗铁磁性超级交换）相比，它与其他效果相比，它不太重要。
一项研究强调了铜纳米簇对SART的重要性，这是基于作者先前的共鸣价键（RVB）理论的发展，即所谓的原子Mott Insulator（AMI）。这表明LK-99的平面 - 平台带对SART并不重要，并且只能导致非常低的过渡温度7。在局部密度近似谱带计算中，还提出了LK-99中的合流的低温量表。
使用紧密结合（TB）计算，对LK-99平坦带中浆果曲率的分析显示没有磁性签名。 LK-99中平面 - 平板条带的另一项结核病研究显示出其拓扑起源，但是没有就可能的超导性或磁性进行讨论。
动态平均场理论（DMFT）和四波段结核病计算的结合预测，LK-99是一种在平坦带上具有强相互作用的Mott绝缘子。 DFT和DMFT计算的结合还表明，氧气对LK-99的电子特性及其电子结构的极高复杂性的重要性。 DFT + DMFT方法进一步阐述，以及LK-99的紧密结合描述的更新。同时，LK-99的母材的晶体结构，即未居铅磷灰石，也称为氧养鸡态磷灰石PB10（PO4）6O，最近也已被重新审视。在不断开发LK-99研究之后，这应该为未来的 ab initio 计算提供更好的投入。
总体而言，整个理论尝试都强调了带平的重要性以及铜或氧在LK-99的电子结构中的贡献。然而，需要更多的理论工作来统一当前分散的发现，以提供一般图片，以了解LK-99上的实验观察。
与一系列理论反应相反，重现LK-99合成和超导性测试的实验尝试更加零星。重现LK-99的一种早期尝试声称成功合成，并由样品的X射线衍射法（XRD）分析支持。但是，没有观察到超导性的迹象27。他们报道了样品的弱磁反应，在室温下为10 koE时-0.006 EMU/g。另一次尝试声称观察合成LK-99的强磁性行为的观察结果，但是除了观察到，在永久磁铁的磁场下，某些LK-99薄片偏离了大角度，没有提供定量数据。另一项研究报告说，合成的LK-99样品是异质的，其中一小部分的“片状”片段在室温下在永久磁铁上表现出“中屈” 。这些片段的磁化测量值（甚至没有半悬浮的样品的）显示磁反应，例如，在10 OE时为0.00055 EMU/G，但在室温下10 KOE时为-0.01 EMU/g。低磁场数据显示铁磁滞后。铁磁特征在半屈服的碎片中甚至更强。但是，由于其尺寸小，无法进行定量测量。
在一个预印本中，作者声称在大约100 K处观察到超导转变，而LK-99温度降低后电阻下降。但是，该结果也可以解释为样品的金属行为，因为它们的测量噪声水平排除了检测到低于10-5 W的电阻的噪声水平。另一个预印本报告的半导体行为（在室温下在室温下为104 w×cm）LK-99的电阻率为104 W×CM），没有lk-99的迹象，没有载具有脱氧液作用的迹象。
再现LK-99的进一步尝试还显示了样品不均匀性和半导体依赖性。奇怪的是，LK-99在387 K接近387 K附近的电阻下降（在340-350 K范围内的温度下较小的Dimagnetic跳跃），在任何研究的温度下都没有任何零电阻的迹象。
作者将抗性归因于LK-99本身或诸如CU2S或CU2O之类的杂质。在另一项实验工作中阐述了Cu2s的存在及其在LK-99行为中的关键作用30。通过测量纯Cu2s和LK-99含有Cu2s的电阻，作者重现了385 K左右的电阻突然下降，这将其归因于Cu2s从B到G相的结构相变，并伴随着3-4个电阻率下降的3-4个数量级。 Cu2s杂质在解释LK99物理学中的作用也强调了其他地方31，这表明获得无CU2S的LK-99进行进一步研究的重要性。 LK-99也被发现是湿的，可以从PB9CU1（PO4）6O转换为PB9CU1（PO4）6（OH）6（OH）2，暴露于环境水分32。然而，没有观察到没有观察到超导性的迹象（或理论提示）。
到目前为止，尚未在原始预印本中报告的LK-99中成功再现SART。相反，报告的结果表明，由于缺乏精确的配方，可能起源于合成LK-99材料的不均匀性。持续的热情寻找SART呼吁在开放研究中寻求集体努力，以建立LK-99的统一综合路线和表征标准，以及未来对SART的追求。