https://arxiv.org/abs/2308.11768

 

Ferromagnetic and insulating behavior in both half magnetic levitation and non-levitation LK-99 like samplesFinding materials exhibiting superconductivity at room temperature has long been one of the ultimate goals in physics and material science. Recently, room-temperature superconducting properties have been claimed in a copper substituted lead phosphate apatite (Pb$_{10-x}$Cu$_x$(PO$_4$)$_6$O, or called LK-99) [1-3]. Using a similar approach, we have prepared LK-99 like samples and confirmed the half-levitation behaviors in some small specimens under the influence of a magnet at room temperature. To examine the magnetic properties of our samples, we have performed systematic magnetization measurements on the as-grown LK-99-like samples, including the half-levitated and non-levitated samples. The magnetization measurements show the coexistence of soft-ferromagnetic and diamagnetic signals in both half-levitated and non-levitated samples. The electrical transport measurements on the as-grown LK-99-like samples including both half-levitated and non-levitated samples show an insulating behavior characterized by the increasing resistivity with the decreasing temperature.arxiv.org



LK-99 유사 샘플의 합성 반자기부상

  • 구조와 조성의 불균일성: XRD와 EDS 기법으로 샘플의 구조와 조성을 분석하였다. Pb10-xCux(PO4)6O의 분포가 공간적으로 균일하지 않고 Cu와 그 황화물에 영향을 받는 것을 확인하였다.

  • 절연체로서의 전기전도도: 전기전도도-온도 곡선은 밴드갭 모델로 피팅되었으며, 밴드갭은 약 200 meV로 측정되었다. 모든 샘플은 절연체 특성을 보였다.

  • 강자성과 히스테리시스 루프: 자화-자기장 곡선은 선형 다이아자성 배경 위에 강자성 신호가 나타났으며, 400 K까지 히스테리시스 루프가 관찰되었다. 이는 샘플에 장기간의 강자성 질서가 존재함을 의미한다.

  • 반자기부상의 기작: 반자기부상 현상은 초전도성이 아니라 샘플의 강자성에 의한 것이라고 주장하였다. 샘플의 자화 방향은 기하학적 이방성에 의해 결정되며, 자기력과 중력의 균형에 따라 반자기부상이 가능하다고 설명하였다.

  • 강자성의 기원: 샘플에서 관찰된 강자성은 Pb, P, Cu, O로 이루어진 시스템에서 흔하지 않은 현상이다. 이러한 강자성은 Pb10−xCux(PO4)6O 구조 내에서 Cu 치환체의 불균일한 분포로 인해 발생하는 교환 상호작용에 의한 것으로 제안하였다.

  • 결론: LK-99 유사 샘플에서 방에서 상온 초전도성은 관찰되지 않았으며, 대신 강자성과 절연체 특성이 발견되었다. 이러한 결과는 LK-99가 유망한 강자성 절연체나 반도체일 수 있음을 시사한다.




오늘도 우리의 빙 ai는 일을 잘해준다