https://arxiv.org/abs/2308.06256
 



  • TSFZ 방식으로 합성한 Pb10−xCux(PO4)6O 단결정 : 이 물질은 이전에 초전도체로 주장된 LK-99의 Cu 치환 변종이다. 이 물질은 PbO와 CuO를 혼합한 전구체를 사용하여 단결정을 성장시켰다.

  • 높은 절연성과 광학적 투명성 : 이 단결정은 전자현미경에서 충전 효과를 보이고, 전기적 전도도 측정에서 몇 MΩ 이상의 저항값을 보인다. 또한, 단결정은 자외선부터 가시광선까지의 스펙트럼에서 투명하다.

  • Cu 치환의 불균일성과 약한 강자성 : EDX와 XRD 분석을 통해, Cu 원자가 단결정 내에서 균일하게 분포되지 않고, Cu 함량에 따라 격자 상수가 변화한다는 것을 알 수 있다. 또한, Cu 클러스터로 인해 강자성이나 경계면 자성이 발생할 수 있다.

  • 상전이의 부재 : 2 K부터 800 K까지의 온도 범위에서, 단결정의 자기 취약도나 비열에는 상전이를 나타내는 이상점이 없다. 특히, 초전도 상전이는 관찰되지 않았다.

  • 결론 : 이 연구는 LK-99에서 상온 초전도성이 발생할 가능성이 매우 낮다는 것을 보여준다. 이 단결정은 고절연체로서 Cu2S와 같은 불순물에 의해 발생할 수 있는 전기적 이상현상을 보이지 않는다. Cu 치환에 의해 약한 강자성이나 클러스터 스핀 유리 상태가 나타날 수 있으나, 이것은 초전도와 관련이 없다.



추가 각주


  • 클러스터 유리 스핀 상태 : Cu 치환으로 인해 발생하는 Cu-O-Cu 결합의 복잡하고 무질서한 네트워크에서, Cu 원자들의 스핀이 서로 간섭하거나 기울어져서 클러스터 스핀 유리 상태가 나타난다. 이것은 자기 취약도나 자화율에 시간 의존성이나 영역 의존성을 나타내는 유리 동역학을 일으킨다.

  • 그림 1d와 e에서 보듯이, 단결정은 자외선부터 가시광선까지의 스펙트럼에서 투명하며, 극화된 빛을 통과시킬 때 보라색과 갈색 색상을 나타냅니다. 이것은 단결정의 구조와 광학적 성질에 관련된 것으로 보인다. 극화된 빛은 일반적으로 전기장이나 자기장에 의해 방향이 정해진 빛을 말한다.