LK-99 не є надпровідником. Чудо відміняється

21 августа 2023 г., 16:05

Дослідники, здається, розгадали головоломку LK-99. Науково-детективна робота знайшла докази того, що матеріал не є надпровідником, і з’ясувала його фактичні властивості.

Цей висновок розвіює надії на те, що LK-99 — сполука міді, свинцю, фосфору та кисню — ознаменувала відкриття першого надпровідника, який працює при кімнатній температурі та тиску навколишнього середовища. Натомість дослідження показали, що домішки в матеріалі — зокрема, сульфід міді — були відповідальними за різке падіння електричного опору та часткову левітацію над магнітом, що виглядало схожим на властивості, які демонструють надпровідники.

Сага про LK-99 почалася наприкінці липня, коли команда з дослідницького центру квантової енергії в Сеулі опублікувала препринти, в яких стверджувалося, що LK-99 є надпровідником за нормального тиску і температури щонайменше до 127 ºC.

Надзвичайне твердження швидко привернуло увагу науково зацікавленої громадськості. Деякі з дослідників намагалися відтворити LK-99. Початкові спроби не виявили ознак надпровідності при кімнатній температурі. Тепер, після десятків спроб відтворення, багато експертів впевнено кажуть, що LK-99 не є надпровідником кімнатної температури.

Мабуть, найяскравішим доказом надпровідності LK-99 стало відео, зняте корейською командою, яке показало зразок сріблястого матеріалу у формі монети, який коливався над магнітом. Команда заявила, що зразок левітує через ефект Мейснера — характерну ознаку надпровідності, при якій матеріал витиснює магнітні поля.

У Дерріка ван Геннепа (Derrick van Gennep), колишнього дослідника конденсованих середовищ із Гарвардського університету в Кембриджі, штат Массачусетс, виникли кілька тривожних прапорців. Він вважав, що властивості LK-99, швидше за все, є результатом феромагнетизму.

У своєму препринті корейські автори відзначають одну конкретну температуру, при якій LK-99 показав десятикратне зниження питомого опору, приблизно з 0,02 Ом-см до 0,002 Ом-см. «Вони були дуже точні щодо цього - 104,8ºC, — каже Прашант Джайн (Prashant Jain), хімік з Іллінойського університету Урбана-Шампейн. - Я подумав: зачекай, я знаю цю температуру».

Реакція, яка синтезує LK-99, використовує незбалансований рецепт: на кожну 1 частину кристала фосфату свинцю, легованого міддю, — чистого LK-99 — утворюється 17 частин міді та 5 частин сірки. Ці залишки призводять до численних домішок — особливо сульфіду міді, про що корейська команда повідомила у своєму зразку.

Джайн, експерт із сульфіду міді, згадав 104ºC як температуру, при якій Cu2S зазнає фазового переходу. Нижче цієї температури опір Cu2S, що знаходиться на повітрі, різко падає — сигнал майже ідентичний передбачуваному надпровідному фазовому переходу LK-99. «Я майже не вірив, що вони пропустили це», - відмітив він.

Завдяки серйозним поясненням падіння питомого опору та напівлевітації багато хто в спільноті були переконані, що LK-99 не є надпровідником кімнатної температури.

14 серпня окрема група в Інституті дослідження твердого тіла Макса Планка в Штутгарті, Німеччина, повідомила про синтез чистих монокристалів LK-99. Відокремлений від домішок, LK-99 не є надпровідником, а ізолятором з опором у мільйони Ом — надто високим, щоб провести стандартний тест на провідність. Він демонструє незначний феромагнетизм і діамагнетизм, але недостатній навіть для часткової левітації. «Тому ми виключаємо наявність надпровідності», – підсумувала команда.

Команда припускає, що натяки на надпровідність, помічені в LK-99, можна віднести до домішок Cu2S, які відсутні в їх кристалі. «Ця історія точно показує, чому нам потрібні монокристали, — каже Паскаль Пуфал (Pascal Puphal), фахівець із росту кристалів і фізик Макса Планка, який керував дослідженням. - Коли у нас є монокристали, ми можемо чітко вивчити внутрішні властивості системи».