آیا LK-99 یک ابررسانای واقعی است؟

کشف ماده‌ای به نام LK-99 که گفته می‌شود یک ابررسانا در دمای اتاق است موجب شگفتی محافل علمی در روزهای اخیر شده است.

به گزارش تکناک، این ماده که توسط لی سوکبا و کیم جی هون از دانشگاه کره کشف شده است، اگر همانطور که تبلیغ می شود کار کند، یک کشف تحول بر انگیز در بسیاری از زمینه ها از انتقال انرژی گرفته تا ابر رایانه ها خواهد بود. با این حال، تعدادی از دانشمندان تلاش کردند و نتوانستند یافته‌های لی و کیم را بازتولید کنند.

اما حوزه ابررساناها حوزه ای است که به سرعت در حال تغییر است. تحقیقات نظری که اخیرا” منتشر شده، عموماً به پشتیبانی از LK-99 ادامه می‌دهد زیرا دارای ویژگی‌های لازم برای تبدیل شدن به یک ابررسانا است و در حال حاضر، جستجوگران اینترنت یک به روز رسانی به زبان کره ای را در مورد حق اختراع اصلی LK-99 کشف کرده اند. این سند جزئیات بیشتر (و همچنین سوالات جدید) را در مورد فرآیند سنتز ارائه می‌کند و نویسندگان اصلی کره ای اهمیت و صحت کشف خود را مجدداً تأیید می کنند.

متأسفانه، چیزی که اکنون وجود دارد تصویری ناقص از LK-99 است و برای درک این تصویر به تلاش زیادی نیاز است. برای حل این مشکل این مقاله اطلاعات بیشتری ارائه می دهد و نموداری که مقاومت LK-99 را ترسیم می کند و مهمتر از همه، نمودار می گوید که مقاومت به صفر می رسد را بررسی می کند.

بیایید با خود ثبت اختراع به روز شده شروع کنیم، که دو تکنیک را برای سنتز بیت های ابررسانا مرتبط در LK-99 توصیف می کند. یکی از این تکنیک‌ها تکنیکی است که ما قبلاً می‌دانیم: سنتز حالت جامد، فرآیندی است که در سراسر اینترنت دنبال می شود و روشی است که توسط اکثر دانشمندانی که تلاش می‌کنند نتایج مقاله اصلی را تکرار کنند، استفاده می‌شود. این شامل واکنش ترکیبات مختلف در LK-99 به منظور بدست آوردن یک ترکیب نهایی کریستال مانند از آپاتیت سرب ترکیب شده با مس است (مخلوط لانارکیت و فسفید مس، که خود ترکیباتی از واکنش اکسید سرب با سولفید سرب و واکنش مس با فسفر هستند).

قبلاً تعدادی از مشکلات در دستور العمل واقعی وجود داشت، اما پتنت به روز شده با گنجاندن ناگهانی Si (سیلیکونی که ما می شناسیم و دوست داریم) در مخلوط، شرایط دیگری ایجاد می کند. همچنین مشخص نیست که سیلیکون چگونه به آنجا رسیده است و چگونه بر خاصیت ابررسانایی تاثیر می گذارد. به نظر می رسد الگویی وجود دارد که در آن تیم اصلی کره ای به رهبری لی سوکبا قادر به ارائه مستندات خوبی در این مورد نیست.

در عین حال، نویسندگان اذعان می‌کنند که ترکیب سرب-آپاتیت به‌دست‌آمده معمولاً یک عایق است (که از عبور جریان الکتریکی جلوگیری می‌کند، دقیقا برعکس آنچه ما در اینجا می‌خواهیم به دست آوریم). اما آنها همچنین تکرار می‌کنند که اضافه کردن مس که منجر به جایگزینی اتم‌های سرب با اتم‌های مس در LK-99 می‌شود کلید باز کردن قابلیت ابررسانایی است (به نظر می‌رسد اتم‌های اکسیژن نیز مهم هستند). طبق پتنت به روز شده، تیم لی نمونه هایی با نسبت 48.9% آپاتیت سرب ابررسانا را مشاهده کردند. 40 درصد از ترکیبات سرب غیر رسانا؛ و (11.1%) ترکیبات مس.

این برهمکنش بین ترکیبات ابررسانا و غیرابررسانا ممکن است دلیلی باشد که چرا برخی ویدیوهای اینترنتی LK-99 (اگر LK-99 قانونی باشد) پدیده ای به نام پینینگ شار را به نمایش می گذارند، که میدان های مغناطیسی خارجی قادر به نفوذ به ترکیب ابررسانا از طریق بخش هایی از آن هستند. که ابررسانا نیستند.

اما به نظر می رسد که سنتز حالت جامد چیزی نیست که تیم لی خاصیت ابررسانایی LK-99 را با آن کشف کرد. این از طریق تکنیکی به نام رسوب بخار انجام شد. از طریق این تکنیک، همان ترکیبات واکنش نشان دادند، اما به جای اینکه هدف پایان دادن به یک کریستال LK-99 باشد، این تکنیک در عوض اجازه می دهد تا بخارات واکنش در برابر ساختار شیشه ای جمع شوند و یک لایه نازک از ترکیب ایجاد کنند. طبق گفته Sukbae و تیم او، این لایه در محدوده دمای 400-100 درجه سانتیگراد (با یک لایه نازک از سولفید سرب (PbS) در ناحیه دمای پایین تر و یک لایه سفید لانارکیت (Pb2SO5) در دمای بالاتر و یک لایه خاکستری از سرب در ناحیه دمایی میانی ساخته می شود.

از همین لایه میانی است که نویسندگان اصرار دارند خاصیت ابررسانایی در دمای اتاق و فشار محیط ظاهر می شود. نویسندگان همچنین پیشگیرانه به این موضوع اشاره می‌کنند که ناخالصی‌های آهن (Fe) و سایر عناصر نیز از فرآیند سنتز بیرون می‌آیند، و این ناخالصی‌ها منابع شناخته‌شده فرومغناطیس و دیامغناطیس هستند .

اما ممکن است زودهنگام باشد که آن نتایج را به عنوان مدرکی مبنی بر کارایی LK-99 در نظر بگیریم. به گفته نویسندگان، این ویژگی‌های مغناطیسی دیدن اثر واقعی مایسنر را در عمل دشوارتر می‌کند و دانشمندان کمتری فرض می‌کنند که قابلیت‌های شناور LK-99 به آن نوع مغناطیس ختم شده است.

روش دقیق برای شناسایی و اندازه گیری دافعه گویای میدان های مغناطیسی خارجی اثر مایسنر در اعمال یک میدان مغناطیسی بسیار کم با آنچه دستگاه تداخل کوانتومی ابررسانا (SQUID) نامیده می شود، نهفته است. اگر این کار در حین گرم کردن و خنک کردن LK-99 انجام شود، SQUID قادر خواهد بود اثر مایسنر را همانطور که در حالت ابررسانایی LK-99 ظاهر می شود،( در دو مورد از سه انتقال فاز بحرانی دمایی آن) تشخیص دهد. این انتقال‌های فازی خود با تغییراتی در ساختار ماده مطابقت دارد که سپس اجازه می‌دهد ابررسانایی (حرکت منظم و بدون مقاومت الکترون‌ها) رخ دهد. ایده کلی ارائه شده در این مقاله این است که دو راه ممکن است اتفاق بیفتد: با حذف اتم‌های اکسیژن خاص از مکان‌هایشان، بزرگراه‌های بالقوه برای ابررسانایی ظاهر می‌شوند، با فضایی که قبلاً توسط هسته‌های اتم اشغال شده بود و اکنون برای الکترون جفت‌های برای دور زدن باز است (به نام جفت کوپر). پیشنهاد دیگر این مقاله این است که همین اثر را می توان از طریق اضافه کردن مس که در مورد آن صحبت کردیم به دست آورد.

به دنبال کشف LK-99، همچنین چند مقاله در Arxiv پست شده است که لزوماً به خود LK-99 نمی پردازد، بلکه به برخی خطاهای سیستماتیک و دانش ناقص در مورد مغناطیس پیرامون تحقیقات ابررسانا و تئوری اعمال شده برای دستیابی به نتایج می پردازد.

نویسندگان می‌گویند که LK-99 را از طریق یک میکروسکوپ الکترونی روبشی در تمام مراحل آن اجرا کرده‌اند، زیرا در هر دو خروجی تولید (لایه نازک از رسوب بخار و ترکیب حاصل از سنتز حالت جامد) رخ می‌دهند.

با توضیح نویسندگان در مورد چگونگی تشخیص اثر مایسنر که اکنون منتشر شده است، محققان بیشتری ممکن است این دانش جدید را در تلاش‌های تکراری خود به کار ببرند. اینکه آیا این منجر به هر گونه تکرار مثبت خواهد شد یا نه؟ و اینکه آیا این امر زودتر از این اتفاق خواهد افتاد یا نه؟ باید دید.