Команда ученых из Южной Кореи объявила об историческом прорыве. Прорыв действительно произошел: соцсети и СМИ взорвались публикациями об изобретённом ими -kimnatnyh-umovah-163712.html»>материал LK-99, который остается сверхпроводником при комнатных условиях. Однако попытки других команд воспроизвести этот сверхпроводник терпят неудачу. Похоже, человечеству придется подождать с переходом на следующий технологический уровень.
Исследовательская группа под руководством Сукбе Ли и Джи-Хуна Кима из исследовательского центра Quantum Energy Research Center в Сеуле заявила в препринтах, опубликованных 25 июля, что соединение меди, свинца, фосфора и кислорода, получившего название LK-99, является сверхпроводником при окружающих. и температурах выше 127 °C.
Команда утверждает, что образцы демонстрируют два ключевых признака сверхпроводимости: нулевое электрическое сопротивление и эффект Мейснера, при котором материал долго летает над магнитом.
Предыдущие открытия достигали сверхпроводимости только в определенных материалах из-за невероятно низких температур или чрезвычайно высокого давления. Никогда не подтверждено, что ни один материал является сверхпроводником в условиях обычной окружающей среды.
Предполагаемая сверхпроводимость LK-99 немедленно вызвала пристальное внимание учёных.
«Мое первое впечатление было «нет», – говорит Инна Вишик, исследователь конденсированных веществ из Калифорнийского университета в Дэвисе. – Эти «неопознанные сверхпроводящие объекты», как их иногда называют, надежно отображаются на arXiv. Каждый год появляется новый».
Достижения в сверхпроводимости часто рекламируют из-за их огромного практического значения. Сверхпроводник при комнатных условиях буквально перевернет экономику, технологии и мир в целом. Ведь с таким сверхпроводником электрические устройства потеряют одну из основных причин своего нагрева – электрическое сопротивление. Это открывает путь к массовому использованию пока только экспериментальных концепций и технологий, например, летающих влечений.
Первые попытки воспроизвести LK-99, о которых сообщалось в последние дни, не улучшили перспективу материала. Ни одно из исследований не дает прямых доказательств сверхпроводимости материала.
В двух отдельных экспериментах, проведенных группами Национальной физической лаборатории Индии в Нью-Дели 3 и Университета Бейханг в Пекине 4 , сообщили о синтезе LK-99, но не наблюдали признаков сверхпроводимости. Третий эксперимент, проведенный исследователями из Юго-Восточного университета в Нанкине 5, не обнаружил эффекта Мейснера, но измерил в LK-99 близкий к нулю при -163 °C, что гораздо ниже комнатной температуры, но высоко для сверхпроводников.
Теоретики также вступили в драку. В нескольких теоретических исследованиях для расчета электронной структуры LK-99 использовалась вычислительная техника, называемая теорией функционала плотности (DFT). Расчеты DFT показывают, что LK-99 может обладать интересными электронными свойствами, которые в других материалах были связаны с такими эффектами, как ферромагнетизм и сверхпроводимость. Но ни одно из исследований не нашло доказательств того, что LK-99 является сверхпроводником в условиях окружающей среды.
Репликаторы впервые попытались синтезировать LK-99, следуя процессу, описанному корейской командой. Процесс включал смешивание порошкообразных компонентов и два этапа нагревания до 925 °C.
Чтобы подтвердить структуру и идентичность этого материала, репликаторы использовали дифракцию рентгеновских лучей – метод получения атомных изображений. Команда Beihang пришла к выводу, что структура их образца «очень соответствует» структуре LK-99.
Соавтор команды Национальной физической лаборатории, физик Верпал Сингх Авана, признал небольшие отличия между их образцом и образцом корейской команды. «Наш LK-99 очень похож на сверхпроводящий LK-99», – говорит он.
Роберт Палгрейв, химик из Университетского колледжа Лондона, говорит, что материалы обеих команд отличаются от оригинала. Обе рентгеновские дифракционные картины значительно отличаются от картин корейской команды и друг от друга, говорит Палгрейв.
Эксперимент команды Юго-Восточного университета дал данные дифракции рентгеновских лучей, больше соответствующих образцу корейской группы, по словам Палгрейва.
Но несколько исследователей подвергли сомнению их утверждение о достижении нулевого сопротивления при -163 °C. Эван Залис-Геллер, физик конденсированных сред из Массачусетского технологического института в Кембридже, говорит, что измерение сопротивления было недостаточно чувствительным, чтобы отличить сверхпроводник с нулевым сопротивлением или металл с низким сопротивлением, например медь.
Неопределенность структуры LK-99 ограничивает выводы, которые исследователи могут сделать из теоретических исследований, которые предполагают определенную структуру материала для проведения расчетов.
Теоретический анализ, опубликованный в Twitter, вызвал волнение среди онлайн-энтузиастов. Синейд Гриффин, изучающая квантовые материалы в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Калифорнии, поделилась своей оптимистической теоретической статьей. Оптимизм был вызван использованием DFT, чтобы обнаружить, что LK-99 имеет «плоские полосы», особенность, указывающая на то, что электроны в материале сильно коррелированы друг с другом.
«Системы с плоскими полосами, как правило, показывают интересную физику, — говорит Вишик. — Итак, когда предполагается, что материал будет плоской полосой, люди в чем-то возбуждаются».
Позже Гриффин отвергла оптимизм, написав в Twitter: «Моя статья *не* доказала и не предоставила доказательств сверхпроводимости».
Другие теоретические статьи также предполагают наличие плоских полос, но все они страдают тем же предположением относительно структуры, говорит Лесли Шуп, химик твердого тела из Принстонского университета в Нью-Джерси. «Короче говоря, я не верю ни одному DTF, пока не узнаю правильную кристаллическую структуру», – говорит она.
Гриффин соглашается, что знать структуру важно. Но она говорит, что структура, найденная корейской командой, похожа на структуру других минералов фосфата свинца. Не слишком удивительно думать, что это возможно.
Даже если будущие эксперименты подтвердят плоские полосы, это не значит, что материал будет демонстрировать сверхпроводимость при комнатной температуре, говорит Шуп. Связь между плоскими полосами и сверхпроводимостью происходит от других материалов, таких как «скрученные» слои графена — слегка смещенные листы атомно-тонкого углерода, которые демонстрировали сверхпроводимость при -271 °C и имели плоские полосы. Но это не доказательство сверхпроводимости выше 127 °C в LK-99 на основе свинца, говорит Шуп.
Вирусное внимание, связанное с LK-99, превзошло многих его предшественников. Разочарованные атмосферой ажиотажа некоторые ученые начали имитировать видеоролики с левитацией с помощью повседневных материалов, подвешенных на веревках и других предметах. «Однажды я открыл Твиттер и заметил кучу схематических видео с маленькими камешками», — говорит Эрик Асплинг, физик из Бингемтонского университета в Нью-Йорке. В ответ он загрузил видео, на котором изображен образец LK-99 в форме вилки, подвешенный на ленту. «Я подумал: «Как это может кого-нибудь убедить?», – говорит он.
По материалам: Nature
