17.08.2023
Вкратце напомним, что в конце июля группа южнокорейских учёных выложила на сайт препринтов научных статей две работы на английском языке, в которых рассказала о сенсационном открытии материала LK-99, который обладал сверхпроводимостью при комнатной температуре и обычном давлении. Подобное открытие очень сильно изменило бы наш мир. По крайней мере в энергетике, где потери от транспортировки электричества очень и очень велики и постоянно растут. Одна из статей была дополнена теоретическими выкладками, которые выглядели достаточно убедительно, чтобы к открытию отнеслись со всем вниманием.
Первые попытки синтезировать LK-99 независимыми группами дали противоречивый результат. Кто-то увидел «левитацию», у кого-то получилось измерить нулевое сопротивление току при комнатных температурах, а у кого-то и вовсе ничего не получилось. Не обошлось и без фейков, что только добавило путаницы. Серьёзной проблемой для независимого синтеза LK-99 стало то, что авторы исследования не предоставили детального описания синтеза абсолютно чистого материала и, судя по всему, сами стали жертвой собственной оплошности.
Следует сказать, что современные теоретические инструменты позволяют моделировать электронную и атомарную структуры материалов и очень точно описывать их химические и физические свойства. Но при наличии неизвестных по объёму и составу примесей такие расчёты обычно ошибочны, что, похоже, произошло в случае с LK-99. По горячим следам этот материал был проверен с помощью теории функционала плотности и отчасти подтверждал открытие южнокорейской команды. Как сегодня становится понятно, теоретиков подвели исходно ошибочные данные экспериментаторов.
Точку в «сверхпроводимости» LK-99 поставили учёные из Института исследования твердого тела Макса Планка в Штутгарте (Германия). Они вырастили кристаллы LK-99, а не синтезировали его методом отжига, как это сделали корейцы. Выращивание позволило избежать появления примесей в материале и, прежде всего, сульфида меди (Cu2S), который, как становится ясно, и стал причиной «сенсационного» открытия.
Сверхчистый материал LK-99 (Pb8.8Cu1.2P6O25) оказался не сверхпроводником, а очень даже хорошим изолятором. При этом материал проявлял некоторые свойства ферромагнетизма и диамагнетизма, но совершенно недостаточные даже для частичной левитации.
«Поэтому мы исключаем наличие сверхпроводимости, — заключили авторы. — Когда у нас есть монокристаллы, мы можем чётко изучать внутренние свойства системы». Опираясь на визуализацию электронной структуры чистого материала, немецкие исследователи показали, что она не допускает проявления сверхпроводимости, а её признаки в южнокорейском эксперименте, скорее всего, проявлялись за счёт наличия в образцах примесей сульфида меди.
Отдельно о свойствах сульфида меди высказался другой учёный — химик Прашант Джайн (Prashant Jain ) из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне. Он указал, что температура 104,8°C, при которой корейцы фиксировали десятикратное падение удельного сопротивления материала примерно с 0,02 Ом/см до 0,002 Ом/см — это температура фазового перехода сульфата меди. Естественно, что при фазовом переходе сопротивление материала меняется, о чём южнокорейские учёные должны были бы знать.
Тем самым загрязнение образцов LK-99 примесями в техпроцессе «на коленке» и незнание некоторых аспектов их химического поведения привели к тому, что южнокорейские учёные приняли желаемое за действительное — увидели в двух случайных признаках сверхпроводимость, которой там не было.
Геннадий Детинич
26.08.2023
Сообщается, что первооткрыватели соединения LK-99 изменили текст патентной заявки. На английском языке тест пока отсутствует, а машинный перевод с корейского не даёт до конца понять все нюансы. Но представленные в патенте графики не дают сомневаться в том, что учёные обнаружили в материале LK-99 (апатите свинца, легированном медью с примесями) свойства, которые можно соотнести со сверхпроводимостью. В частности, после критической температуры около 105°C удельное сопротивление материала скачком увеличивается от почти нулевого до весьма значительного.
Независимые исследователи критиковали этот момент, утверждая, что это температура фазового перехода сульфата меди, который естественным образом сопровождается скачком в сопротивлении материала току, а никакая не критическая температура эффекта сверхпроводимости. Но южнокорейские учёные смотрят на это со своей позиции, утверждая, что примеси важны для эффекта сверхпроводимости, но проявляют себя по-иному.
Авторы признают, что полученное соединение свинца с апатитом, как правило, является изолятором. Но при этом они продолжают утверждать, что легирование медью, которое приводит к замещению атомов свинца атомами меди в LK-99, является ключевым для раскрытия заявленной способности к сверхпроводимости. Согласно обновленному документу, команда наблюдала образцы, в которых соотношение сверхпроводящего апатита свинца составляло 48,9%, не сверхпроводящих соединений свинца — 40%, а соединений меди — 11,1%.
Также особенности материала, соглашаются авторы, создают островки магнетизма и диамагнетизма. Это могло показать ложную левитацию и создать впечатление, что авторы принимают за сверхпроводимость естественный магнетизм. В то же время наличие островков намагниченности также могло помешать обнаружить настоящий эффект Мейсснера (левитацию).
Интересно, что южнокорейских коллег продолжают поддерживать некоторые учёные из других лабораторий. Например, болгарские исследователи рассмотрели возможность сверхпроводимости LK-99 и нашли её теоретически возможной, хотя не стали утверждать, что она достигается при комнатной температуре и обычном давлении. Теоретики пока не отбросили идею сверхпроводимости LK-99 и, похоже, на эту тему выйдет ещё немало статей.
Геннадий Детинич
P.S.
Несмотря на открытие сверхпроводимости уже более ста лет назад, мы практически не находим ей применения. Хотя, несколько совсем нишевых применений — «капризные» сверхпроводники всё же нашли: из них делают сверхпроводящие магниты в машинах МРТ и во всяких научных установках типа Большого Адронного Коллайдера, а также в квантовых компьютерах (где сверхпроводящие элементы используются в качестве кубитов). Но в целом – революция, которую нам обещают сверхпроводники, еще не свершилась.
На практике для нее нам нужно выполнение двух условий: сверхпроводимость при обычной комнатной температуре, и практичность создания и использования таких сверхпроводников. В последние годы как раз появилось несколько сверхпроводников при температурах, близких к комнатной (в районе –20 градусов Цельсия)… Но такие материалы становятся сверхпроводниками только при безумно огромном давлении, создаваемом между специальными алмазными (!) наковальнями. В общем, опять же – далеко от практического применения. https://elitetrader.ru/index.php?newsid=665542
LK-99 — грязный «сверхпроводник» и невежество экспериментаторов?
Загадка южнокорейского «комнатного сверхпроводника» LK-99 разгадана в рекордные сроки. Мировое научное сообщество не могло пройти мимо такой «сенсации», а накопленный в поисках высокотемпературной сверхпроводимости опыт позволил быстро повторить эксперимент южнокорейских учёных и оценить его с точки зрения теории.
Вкратце напомним, что в конце июля группа южнокорейских учёных выложила на сайт препринтов научных статей две работы на английском языке, в которых рассказала о сенсационном открытии материала LK-99, который обладал сверхпроводимостью при комнатной температуре и обычном давлении. Подобное открытие очень сильно изменило бы наш мир. По крайней мере в энергетике, где потери от транспортировки электричества очень и очень велики и постоянно растут. Одна из статей была дополнена теоретическими выкладками, которые выглядели достаточно убедительно, чтобы к открытию отнеслись со всем вниманием.
Первые попытки синтезировать LK-99 независимыми группами дали противоречивый результат. Кто-то увидел «левитацию», у кого-то получилось измерить нулевое сопротивление току при комнатных температурах, а у кого-то и вовсе ничего не получилось. Не обошлось и без фейков, что только добавило путаницы. Серьёзной проблемой для независимого синтеза LK-99 стало то, что авторы исследования не предоставили детального описания синтеза абсолютно чистого материала и, судя по всему, сами стали жертвой собственной оплошности.
Следует сказать, что современные теоретические инструменты позволяют моделировать электронную и атомарную структуры материалов и очень точно описывать их химические и физические свойства. Но при наличии неизвестных по объёму и составу примесей такие расчёты обычно ошибочны, что, похоже, произошло в случае с LK-99. По горячим следам этот материал был проверен с помощью теории функционала плотности и отчасти подтверждал открытие южнокорейской команды. Как сегодня становится понятно, теоретиков подвели исходно ошибочные данные экспериментаторов.
Точку в «сверхпроводимости» LK-99 поставили учёные из Института исследования твердого тела Макса Планка в Штутгарте (Германия). Они вырастили кристаллы LK-99, а не синтезировали его методом отжига, как это сделали корейцы. Выращивание позволило избежать появления примесей в материале и, прежде всего, сульфида меди (Cu2S), который, как становится ясно, и стал причиной «сенсационного» открытия.
Сверхчистый материал LK-99 (Pb8.8Cu1.2P6O25) оказался не сверхпроводником, а очень даже хорошим изолятором. При этом материал проявлял некоторые свойства ферромагнетизма и диамагнетизма, но совершенно недостаточные даже для частичной левитации.
«Поэтому мы исключаем наличие сверхпроводимости, — заключили авторы. — Когда у нас есть монокристаллы, мы можем чётко изучать внутренние свойства системы». Опираясь на визуализацию электронной структуры чистого материала, немецкие исследователи показали, что она не допускает проявления сверхпроводимости, а её признаки в южнокорейском эксперименте, скорее всего, проявлялись за счёт наличия в образцах примесей сульфида меди.
Отдельно о свойствах сульфида меди высказался другой учёный — химик Прашант Джайн (Prashant Jain ) из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне. Он указал, что температура 104,8°C, при которой корейцы фиксировали десятикратное падение удельного сопротивления материала примерно с 0,02 Ом/см до 0,002 Ом/см — это температура фазового перехода сульфата меди. Естественно, что при фазовом переходе сопротивление материала меняется, о чём южнокорейские учёные должны были бы знать.
Тем самым загрязнение образцов LK-99 примесями в техпроцессе «на коленке» и незнание некоторых аспектов их химического поведения привели к тому, что южнокорейские учёные приняли желаемое за действительное — увидели в двух случайных признаках сверхпроводимость, которой там не было.
Геннадий Детинич
26.08.2023
Южнокорейские учёные продолжают настаивать на «комнатной» сверхпроводимости LK-99
Сообщается, что первооткрыватели соединения LK-99 изменили текст патентной заявки. На английском языке тест пока отсутствует, а машинный перевод с корейского не даёт до конца понять все нюансы. Но представленные в патенте графики не дают сомневаться в том, что учёные обнаружили в материале LK-99 (апатите свинца, легированном медью с примесями) свойства, которые можно соотнести со сверхпроводимостью. В частности, после критической температуры около 105°C удельное сопротивление материала скачком увеличивается от почти нулевого до весьма значительного.
Независимые исследователи критиковали этот момент, утверждая, что это температура фазового перехода сульфата меди, который естественным образом сопровождается скачком в сопротивлении материала току, а никакая не критическая температура эффекта сверхпроводимости. Но южнокорейские учёные смотрят на это со своей позиции, утверждая, что примеси важны для эффекта сверхпроводимости, но проявляют себя по-иному.
Авторы признают, что полученное соединение свинца с апатитом, как правило, является изолятором. Но при этом они продолжают утверждать, что легирование медью, которое приводит к замещению атомов свинца атомами меди в LK-99, является ключевым для раскрытия заявленной способности к сверхпроводимости. Согласно обновленному документу, команда наблюдала образцы, в которых соотношение сверхпроводящего апатита свинца составляло 48,9%, не сверхпроводящих соединений свинца — 40%, а соединений меди — 11,1%.
Также особенности материала, соглашаются авторы, создают островки магнетизма и диамагнетизма. Это могло показать ложную левитацию и создать впечатление, что авторы принимают за сверхпроводимость естественный магнетизм. В то же время наличие островков намагниченности также могло помешать обнаружить настоящий эффект Мейсснера (левитацию).
Интересно, что южнокорейских коллег продолжают поддерживать некоторые учёные из других лабораторий. Например, болгарские исследователи рассмотрели возможность сверхпроводимости LK-99 и нашли её теоретически возможной, хотя не стали утверждать, что она достигается при комнатной температуре и обычном давлении. Теоретики пока не отбросили идею сверхпроводимости LK-99 и, похоже, на эту тему выйдет ещё немало статей.
Геннадий Детинич
P.S.
Несмотря на открытие сверхпроводимости уже более ста лет назад, мы практически не находим ей применения. Хотя, несколько совсем нишевых применений — «капризные» сверхпроводники всё же нашли: из них делают сверхпроводящие магниты в машинах МРТ и во всяких научных установках типа Большого Адронного Коллайдера, а также в квантовых компьютерах (где сверхпроводящие элементы используются в качестве кубитов). Но в целом – революция, которую нам обещают сверхпроводники, еще не свершилась.
На практике для нее нам нужно выполнение двух условий: сверхпроводимость при обычной комнатной температуре, и практичность создания и использования таких сверхпроводников. В последние годы как раз появилось несколько сверхпроводников при температурах, близких к комнатной (в районе –20 градусов Цельсия)… Но такие материалы становятся сверхпроводниками только при безумно огромном давлении, создаваемом между специальными алмазными (!) наковальнями. В общем, опять же – далеко от практического применения. https://elitetrader.ru/index.php?newsid=665542