世界上是否存在常温常压下的超导材料？我相信是存在的。因为超导现象是一种广泛存在于多种体系内的宏观量子现象，最初是在金属/合金体系里，后来在氧化物/陶瓷体系里，在有机材料里，在富氢体系里都有发现。并且已经逼近了室温，目前学界普遍接受的世界记录是-20摄氏度（LaH10），是在高压下（170GPa）。
不考虑压力，现有超导体的Tc已逼近室温。
作为一种信仰/信念，相信存在室温常压超导体，相信存在新的超导机制是正常的（参考阅读我们对超导的理解有多深，误解就有多深）。作为科学家存在几个持这种信仰的偏执狂也是可以理解的。但“非常的断言，需要非常的证据”（by 卡尔•萨根），目前看这次几位韩国科学家声称的LK-99（掺铜的铅-磷灰石）室温超导尚缺乏令人信服的证据。
7月22日，相差仅2个多小时，有两篇文章被提交到arXiv中
第一篇预印本，提交人是Young-Wan Kon，他未出现在第二篇预印本的作者中。
第一篇（arXiv:2307.12008）的提交人是Young-Wan Kon（高丽大学），有三人署名。第二篇（arXiv:2307.12037）的提交人是Hyuntak Kim（威廉-玛丽学院），有六人署名。两篇文章的内容大体相同，都是宣称发现了第一种室温常压超导体，其中第二篇文章内容更丰富一些，提供了材料合成的详细方法，展示了磁悬浮现象，并更详细地推测了导致这种常温超导现象的机理。但第二篇文章也更具有仓促提交的痕迹比如文章中还有韩文注释未被删除（直译是“错误！”显然此版本的稿件尚未最终定稿），比如文章题目中材料的分子式竟然写错了（如下图），O不应该在下角标的位置上。
材料分子式正确的写法是Pb10-xCux(PO4)6O，第二篇的提交人Hyun-Tak Kim同样未出现在第一篇预印本中，Hyun-Tak Kim如此匆忙的提交让人浮想联翩。
从目前资料看，这项工作是由Sukbae Lee和Jihoon Kim两位韩国科学家主导的。所谓LK-99，LK其实就是这两位科学家姓的首字母，而99则是他们相信找到这种材料的时间（1999）。换句话说Lee和Kim这两位科学家20几年来一直在室温超导这个赛道上奔跑，还成立了一家商业机构（Quantum Energy Research Centre，Q-Center）来运作这项事业。
Lee和Kim都是高丽大学化学系毕业的，师从同一位导师Chair Tong-seek，他们的导师（已作古）也是个怀有室温超导梦想的人，他提出了一个小众（没什么人知道）的一维超导理论，相信可实现室温超导。Lee和Kim两人据说是一个人偏理论一些，一个人偏材料合成一些。
高丽大学化学系主页上的Tong-Seek Chair, 括号里应是任教时间。
我找到的一篇第一作者为Sukbae Lee，署名单位是Q-Center，一个作者是Tong-Seek Chair的文章，里面有很多热力学的计算。
提交第一篇预印本的Young-Wan Kon，是一位材料化学家，他最近还用这项工作参加了MML2023会议（11th international symposium on metallic multilayers）。
Kon老师是后来被邀请参加这项研究的，曾任Q-Center的CTO。
## 材料合成
在第二篇预印本文章中，材料合成部分给出了详细/清晰的叙述，合成方法简单/便宜，属于很多实验室都可以做的，有些人甚至说高中物理实验室就能做（需要买炉子）。
第一步用摩尔比11的氧化铅和硫酸铅粉末在725摄氏度和10^-3Torr条件下发生固相化学反应，合成黄铅矾
第二步在550摄氏度和10^-3Torr条件下合成磷化亚铜（一、二步可独立进行）
第三步一、二步的产物研磨成粉末后，在10^-3Torr条件下，加热到925摄氏度，合成掺Cu的铅-磷灰石（即LK-99）。
第二篇预印本给出了LK-99详细的合成方法。
但除此之外，这两篇预印本的数据/图表/理论等都是不能让人满意的，换句话说目前这个样子被杂志拒绝是很正常的事情。
根据维基百科，这组韩国科学家曾向自然杂志投稿，但被拒，目前正在向APL Materials投稿。换句话说，此项工作尚未通过同行评议（peer revie），可信度不高也是正常的。
## 结构与物性
结构部分，预印本给出了XRD的数据，并且据此推测出了分子式为Pb_9Cu(PO_4)_6O。作为常规测试，这部分其实还应该测一下拉曼，特别地，第二篇预印本是在BR-BCS框架下解释超导的，声子谱的信息就更加不可或缺。
红线是铅-磷灰石，黑线是LK-99，可见掺入少量的Cu后，晶格常数变小了，即材料发生了收缩。
在第一篇预印本文章中，电阻测量给出的是不同温度下的IV曲线，但在判断是否发生超导转变的文章里，我们一般测量的是RT曲线。也有批评者说在IV测量中电流I太小了（不令人信服）。我个人的感觉是这组科学家是在资源短缺，机时匮乏条件下完成的测试。所以各方面看上去就不是很讲究，甚至是反常规，缺乏经验。
纵轴是电压，横轴是电流，可见在室温区间，电压为0时，电流可以不是0。
在第二篇预印本中，纵轴（电压）是按科学计数法标记的，从而给出了更多细节。
此图可看出，电压并非真的为0，可算出一个非0的电阻。
在第二篇预印本文章中，还给出了一个RT的测量曲线，但看上去不是很完美。
电阻率确实有一个跳变，但需注意的是金属的电阻率是10^-6Ω•cm，换句话说上图的测量精度是远远不够的。这看上去更像是发生了一个绝缘体-金属转变。
除零电阻外，超导需要满足的另一条件是完全抗磁性，这需要测量磁化率。磁化率是个无量纲量，-1对应的是完全抗磁性。但Lee和Kim在两篇预印本中都不是这样呈现数据的，并且数据的纵轴在两篇预印本文章中所取的单位刻度还不一样。这说明Lee和Kim没有给出完全抗磁性的证据，他们对数据的处理体现出了这个团队在磁性测量中同样是业余/草率的。
左第一篇预印本，右第二篇预印本，两个图显然出自同一组数据，但纵轴的单位刻度是不一样的。
作为对比，这里拷贝了PhysRevB.102.144522中的一组数据，最上是电阻率-温度测量，可见纵轴分辨率是非常小的，中图是磁化率数据，可见ZFC的红线（磁场平行c轴）和蓝线（磁场平行ab轴）都在“-1”附近。最下是比热在Tc附近跳变的数据，这项测量在两篇预印本中都未出现。
此次Lee和Kim的工作为什么如此出圈，除材料合成出乎意料的简单外，还有就是给出了一段小视频。在这个视频中，Lee和Kim宣称用LK99实现了磁悬浮。
视频截图，拷贝自第二篇预印本文章。
该视频不是完全的悬浮，材料的一个部位与磁铁始终是保持接触的。这个姿态甚至对铁磁材料也是可以实现的。结合磁性测量的数据，更合理的解释是材料具有弱抗磁性。
抗磁性是很多物质都具有的属性，比如水就具有抗磁性，换句话说只要磁场足够大，即便是人也能实现磁悬浮。热解炭（Pyrolytic carbon）的抗磁性较强，如果用热解炭来演示磁悬浮的话，效果比Lee和Kim发布的视频效果还要好（如下）。，这个视频也不构成LK-99具有超导电性的证据。
第二篇预印本的提交者Hyun-Tak Kim，来自美国的威廉•玛丽学院，他也是整个团队中最资深的科学家，长期从事凝聚态物理研究，特别是VO2体系里金属-绝缘体转变相关的工作，但还算不上是超导领域的专业人士（相应地，Dias虽然口碑不好，但在富氢超导领域绝对算是业内人士，参考室温超导圣杯这次要大结局了吗？）。这位科学家最近发表过一个小众的常温超导理论，大致思路是在BCS框架（电声子相互作用）下考虑了电子的强关联效应（Brinkman-Rice机制）。
Hyun-Tak Kim推测BR-BCS机制可得到室温超导。
非常戏剧性的，这位看上去最资深的科学家被排除在较早发布的三人预印本之外。两篇预印本对LK-99超导机制的解释也不大一样，第一篇强调了发生在柱状界面上超导量子井（superconducting quantum ells, SQWs）的概念，而第二篇则在Hyun-Tak Kim的主导下，用压力效应导致的BR-BCS机制解释了超高的Tc。
压力可以调控物性是物理学家的常识，并且有成熟的手段可以实现，比如掺杂和改变晶体生长的衬底。由于Cu离子的半径比Pb离子的半径小，Cu掺杂会导致体积收缩，体积收缩导致格点上的库仑能增加，进而根据BR-BCS机制，导致Tc升高。材料内的Pb2离子构成了柱状一维体系，由于1维的态密度（DOS）大于2维和3维的DOS，这会导致BCS框架下计算出的Tc进一步升高。
黑球代表Pb1，提供支撑/框架作用，部分被Cu取代后，会产生一个压缩的效应，灰球代表Pb2，柱状排列的Pb2构成一个1维系统，特定温度下还可产生电荷密度波（CDW），即电荷的周期性调制。
以上不论是界面上的超导量子井（第一篇预印本），还是基于压力效应的BR-BCS机制（第二篇预印本），都是一个粗线条的定性描述。现在，物理学家一般是通过DFT（密度泛函理论）来算这些东西的，换句话说这里还需要具体的计算/模拟来支撑这些定性描述。
由于DFT及相应软件（如VASP）在物理/材料界的普及，预印本中缺少相应部分，进一步说明该工作虽然进行了很久，但体现在论文写作/数据呈现上仍然是不完整/草率/缺乏经验的。很多物理学家仅看论文几张图，而不看其文字，就宣称不值得评论一个字，是有道理的。
，既然这个工作已经激起了大家这么多兴趣，材料又这么容易合成，我也期待有好事者能重复这个工作，虽然超导不大可能，哪怕证明这个材料确实具有较大的抗磁性也是有意思的（虽然没什么用）。
左抗磁材料，材料在磁场中感生的磁矩和磁力线方向正好相反，表现为排斥力。右顺磁材料，材料在磁场中感生的磁矩与磁力线方向相同，表现为吸引力。
很多材料都具有抗磁性，超导体具有完全抗磁性（“χ=-1”），其绝对值远高于其他材料的χ。显然，要想实现磁悬浮或其他类似应用，还是要仰仗超导体，而非其他材料的抗磁性。
## 小结
LK-99室温超导的故事肇始于Sukbae Lee和Jihoon Kim两人的导师Chair Tong-seek，他相信一维材料可能是提高Tc的途径。1999年Sukbae Lee和Jihoon Kim相信他们找到了这种材料，命名为LK-99，此后两人一直试图研究这种材料，申请专利/资助，发表文章等等。可以想象，这一过程充满艰辛。
在此过程中Sukbae Lee和Jihoon Kim发展了两名关键外援，高丽大学的研究教授Young-Wan Kon和威廉•玛丽学院的研究教授Hyun-Tak Kim。Hyun-Tak Kim在物理方面要更资深一些，并发展有自己的一套适用于室温超导的小众理论。
接下来的事情就是Kon率先发出了一篇三人署名的预印本文章，两个小时后，Hyun-Tak Kim发出了第二篇预印本文章，各自排除了对方为自己文章的合作者。随后Kon用这项工作参加了一次学术会议，并非常诡异地，Kon已经不是高丽大学的雇员了，他也不是Q-Center的雇员（他曾任这家公司的CTO）。
Hyun-Tak Kim的文章是在非常仓促的条件下被发到arXiv上的，虽然他这个版本的文章看上去比Kon的更完整。Kim欢迎大家重复他们的实验，截止目前为止尚未有人重复出LK-99具有超导电性。，如上所述，已发表的这两篇预印本也远不能说明LK-99是超导体。
所以两代韩国物理学家，几十年时间，这是一场闹剧、喜剧，还是悲剧？（我更倾向于这是一场悲剧，毕竟这个材料太容易合成了，24年早该整明白了。）
