LK-99不是室温超导，Cu2S的相变导致类超导行为

韩国研究员制造了一种名为LK-99的材料，它是一种含有Cu2S的改性铅磷灰石晶体结构。这种材料被报道在室温和常压下表现出超导行为，但是这个结果受到了质疑。

首先，LK-99在超导临界温度以下并没有出现零电阻状态，而是保持了一个较低但不为零的电阻率。其次，LK-99的磁化率跳变并不完全符合迈斯纳效应的预期，因为它没有出现完全的屏蔽效应，而是有一定的剩余磁化率。第三，LK-99的电阻率和磁化率随温度变化的曲线具有明显的锐角和热滞回特征，这与超导相变的连续性和可逆性不符合。因此，中科院物理所的研究人员提出了另一种可能的解释：LK-99中的Cu2S在约385K时发生了一级结构相变，从高温相（α相）转变为低温相（β相），导致了电阻率的降低和磁化率的跳变。

Cu2S是一种具有多种晶体结构和多种价态的复杂化合物。它在高温时呈现出单斜晶系的α相，其中Cu原子以 1价存在，并且在晶格中具有一定的空位和迁移性。它在低温时呈现出正交晶系的β相，其中Cu原子以 2价存在，并且在晶格中具有较高的有序性。这两种相之间的转变是一级相变，即伴随着体积收缩、潜热释放和熵减少。这种相变的温度依赖于Cu2S的组成和压力。

研究人员通过对纯Cu2S和含有Cu2S的LK-99进行了电学和磁学测量，发现它们具有相同的行为：即在约385K时出现了电阻率降低和磁化率跳变，并且具有热滞回特征。这表明LK-99中的Cu2S是导致这些现象的主要因素。进一步通过对LK-99进行了X射线衍射和拉曼光谱分析，证实了LK-99中确实存在Cu2S，并且它在约385 K时发生了α相到β相的转变。

作者认为，这种一级相变可以解释LK-99所谓的超导行为。当Cu2S从α相转变为β相时，它会释放出潜热，并且由于体积收缩，它会增加LK-99中Pb原子之间的距离，从而降低了Pb原子之间的库仑排斥力。这两个因素都会导致LK-99中自由电子的密度增加，从而降低了电阻率。同时，当Cu2S从α相转变为β相时，它会改变LK-99中Cu原子的价态和自旋状态，从而影响了LK-99中Cu原子对外加磁场的响应。这可能导致LK-99中Cu原子对外加磁场的屏蔽效应增强，从而使磁化率出现反向跳变。

研究人员还通过对LK-99和纯Cu2S进行了不同磁场下的电阻率测量，发现它们都表现出了类似于超导体的磁阻效应，即电阻率随磁场增加而增加。然而，作者指出，这种磁阻效应并不是由于超导电流的破坏，而是由于Cu2S的β相在磁场下的结构不稳定性导致的。

研究人员还通过对LK-99和纯Cu2S进行了不同压力下的电阻率测量，发现它们都表现出了类似于超导体的压阻效应，即电阻率随压力增加而减小。然而，作者指出，这种压阻效应并不是由于超导电流的增强，而是由于Cu2S的α相到β相的转变温度随压力增加而降低导致的。

综上所述，LK-99并不是一种真正的超导体，其所谓的超导行为是由于Cu2S在约385K时发生的一级结构相变导致的。因为Cu和S在不同的烧结情况下可能会变成不同的东西，所以各个实验室的重复实验就可能出现不同的结果。