LK-99 не є радикальним надпровідником, підтвердили вчені

Відтоді, як у 1911 році було відкрито моторошне явище надпровідності, вчені шукають надпровідні матеріали, які працюють у практичних умовах.

Якби їм вдалося знайти сполуку, в якій електричний опір зникає при кімнатній температурі та атмосферному тиску, а не при екстремальному холоді та надвисоких силах, ми б нарешті змогли зробити крок у світ надшвидких комп’ютерних чіпів, потягів, що левітують, та високоефективних енергетичних мереж.

На якусь гарячу хвилину здавалося, що 2023 рік стане роком, коли пошуки фізиків подолають бар’єр кімнатної температури. Але ці надії, які від самого початку були сповнені скептицизму, були розбиті не один раз, а двічі протягом кількох місяців.

Тепер висновки групи матеріалознавців з Китайської академії наук (CAS) пройшли експертну оцінку, що забило ще один цвях у труну LK-99 – матеріалу, який південнокорейська команда в липні назвала надпровідником при кімнатній температурі.

Якщо ви слідкували за сагою про LK-99, то знаєте, що за останні кілька місяців ви пережили цілу низку емоцій, коли вчені намагалися повторити надзвичайні заяви південнокорейської команди – і, зрештою, залишилися ні з чим.

LK-99 складається з міді, свинцю, фосфору та кисню, і південнокорейська команда стверджувала (у двох препринтах, жоден з яких не пройшов рецензування), що електричний опір матеріалу різко впав, коли він охолоджувався з досить гарячих 105 °C (378 K).

Близький до нуля опір є однією з двох ключових властивостей надпровідності; інша – спосіб витіснення магнітних полів з надпровідних матеріалів у так званому ефекті Мейснера, що змушує їх левітувати над магнітами.

Серія препринтів, опублікованих всього за кілька тижнів після того, як з’явилася перша новина про LK-99, спростувала ці твердження про нібито надпровідність LK-99.

В одному з препринтів, що описував хімічну структуру LK-99, йшлося про те, що ця структура робить надпровідність неможливою. Інші експерименти припускали, що феромагнетизм, а не надпровідність, стоїть за частковою левітацією LK-99.

Третій препринт, підготовлений Шилінь Чжу та його колегами з Інституту фізики КАН, припускав, що надпровідні властивості LK-99 насправді були зумовлені домішками в матеріалі, зокрема, сульфідом міді (I). Наразі це дослідження пройшло експертну оцінку, що додає ваги його висновкам.

“Сплеск оманливої інформації про LK-99 вимагає термінового роз’яснення його надпровідності”, – пишуть дослідники.

Нагадаємо, що Чжу та його колеги синтезували два види LK-99 з різним вмістом сульфіду міді (I) (Cu2S) і дослідили властивості матеріалу зразків.

По-перше, вони показали, що електричний опір одного лише Cu2S різко падає при температурі близько 112 °C (385 K), і вони спостерігали подібний ефект у зразках LK-99 з великою кількістю домішок сульфіду міді.

Ця температура “переходу” недалека від 105 °C – температури, при якій південнокорейська команда повідомила про появу надпровідних властивостей LK-99.

Але Чжу та його колеги стверджують, що надпровідні властивості LK-99, найімовірніше, походять від Cu2S, який перетворюється з гексагональної структури на моноклінну поблизу 126 °C (400 K). Їхні домішкові зразки LK-99 також не показали нульового питомого опору, як у справжнього надпровідника.

Це “переконливо свідчить про те, що поведінка, подібна до надпровідності в LK-99, про яку повідомляли Лі та ін., спричинена структурним фазовим переходом домішки Cu2S”, – пишуть дослідники.

Незабаром після того, як Чжу та його колеги поділилися цими висновками в серпні в препринті, інші дослідники, які не брали участі в роботі, повідомили журналу Nature, що, на їхню думку, все “досить рішуче з’ясовано”, і LK-99 не є надпровідником при кімнатній температурі.

Тепер, коли висновки Чжу та його колег пройшли експертну оцінку, здається, що більше дослідників погоджуються з ними.