揭秘LK-99超导体制造过程

来源:半导体行业观察发布时间:2023-08-071513浏览

来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自tomshardware，谢谢。

如果您对制作世界范围内引起轰动的LK-99超导材料感兴趣，您可能会对其复杂性和模糊性的制程感到震惊。正如我们将在下面详细介绍的那样，您可能还会发现在获得所需材料方面存在一定的困难。

在美国，如果有一个人站在LK-99超导体戏剧的漩涡中，那就是Andrew McCalip。作为加利福尼亚州Varda Space Industries公司的研发工程师，McCalip一直处于围绕这个偶然发现的超导体的公开、独立复制努力的前沿，通过Twitter开源介绍了这一制作过程。从他的过程中，我们可以了解更多关于神秘的LK-99化合物，它的合成过程，以及面对某些所需材料的限制时，这个过程的难度，以及原始韩国论文中描述的“有缺陷”的制造过程。您可以在以下两个相册中看到他的努力。

（图片来源：Andrew McCalip（来自 Twitter @andrewmccalip））

复制过程中的主要问题源自原始韩国论文中描述的模糊制程 - 制备材料的文档非常不清晰。这一事实由于周围复制尝试引起的轰动而变得明显，但这也导致了McCalip手中的大量失败样品。

材料科学家会告诉您，在烘焙过程中，必要的数据包括温度（在约725℃的真空下），烘焙所需的时间，以及温度（论文给出的烘焙时间范围是5-24小时，想象一下，这引入了很多误差），以及淬火速率（即样品温度应该以多快的速度降低）。

在原始的韩国论文中甚至没有提到淬火速率，这导致了McCalip（和其他可能的复制者）进行了一种类似俄罗斯轮盘的尝试，导致了几种不同的、外观奇特的LK-99化合物样品 - 以及一些包含合成该化合物的原始尝试的破裂安瓿。McCalip估计，由于制造过程缺乏详细信息，有2/3的烘焙瓶是废弃的，这是其他研究人员也将不得不应对的“产出壁垒”。

正如我们之前探讨过的，LK-99是一种由硫酸铅与铜磷化合物反应产生的化合物。这些成分通常很容易获得 - 红磷和铜可合成磷化铜，硫酸铅和氧化铅可共同形成一种被称为蓝阿克矿的矿物。

目前的理解是，将铜添加到蓝阿克矿的烘焙过程中会导致一些铅原子被铜原子替代，而这种替代的比例是不可预测和目前不可控制的。似乎正是这些铜原子取代铅原子导致了LK-99的超导特性（由于费米带的出现），表现为典型的紧束效应和对电导的零电阻（然而，目前围绕LK-99的主要争议是其声称的室温超导性尚未被复制）。

然而，也许并不乐观的是，围绕LK-99的狂热 - 以及其几乎“厨房台上”般的制造需求 - 已经耗尽了一个毫无准备的全球供应链。

正如McCalip所说，相对难以获得其中一个成分，红磷，因为它是一种受控物质，也可用于合成吗啡衍生物。但Twitter上的联合智慧想出了一个办法，他通过加利福尼亚州的一家实验室获得了一批磷化铜（合成步骤较少）。据他说，他还设法在供应耗尽之前从波兰获得了一批货物，这对于全球复制和更好理解LK-99的努力可能是一个重要的方面。

相对便宜且丰富的基础矿物意味着它们不太可能成为大规模生产LK-99的长期瓶颈（如果我们确实在这条路上）。但全球供应链尚未准备好应对突然的“黑天鹅”引发的需求激增，这意味着目前的磷酸铜街头价格已经急剧攀升至每千克20,000美元的比例。这可能会阻碍研究工作的情况; 不幸的是，矿物和化学领域是容易受到供应操纵者影响的，他们旨在迅速获利，尽管这是一个比如GPU和游戏主机购买等更受监管的领域。幸运的是。

最终，McCalip和Varda的复制尝试产生了一小块不起眼的LK-99碎片，展示了相同的紧束效应引起的磁悬浮 - 这是首次在美国土壤上报道的“飘浮岩石”，将被送往南加利福尼亚大学（USC）进行进一步测试。您可以通过展开下面的推文来观看这一过程。

总的来说，对于“几天”的工作来说，这不是一个坏的结果：McCalip设法成为美国土壤上首个真正展示LK-99碎片上似乎是紧束效应悬浮的人。但考虑到目前对某些材料供应的前景，其他DIY复制者在尝试“拥有自己的LK-99”时可能会遇到困难。也许最好等待，直到制造过程在其他复制论文中得到更详细的说明。围绕LK-99的动态仍然混乱而令人困惑，但这片迷雾注定会被解开 - 无论是通过超导和悬浮，还是其他方式。

以下是一些制作过程：