LK-99 - научный детектив. Загадка сверхпроводимости решена?⁠⁠

Не прошло и месяца после публикации 23 июля препринта корейскими учёными Сокпэ Ли, Чжихун Ким и Янг-Ван Квон об открытии материала LK-99 с температурой сверхпроводимости <127°С (400°К) [1].

Несколько десятков групп по всему миру начали создавать и исследовать образцы LK-99. Горячая сверхпроводимость стала первым научным результатом, который бурно обсуждают в соцсетях по всему миру.

Корейские ученые нашли два доказательства сверхпроводимости LK-99: магнитная левитация и резкое падение сопротивления практически до нуля при температуре около 127°С.

Повторить сенсационные результаты не удалось никому, хотя некоторые группы наблюдали что-то похожее.

Оказывается, оба эффекта можно объяснить и без предположения о сверхпроводящей природе LK-99.

Объяснения были даны в сообщении научного журналиста Дэна Гаристо 16 августа на сайте журнала Nature [2], который подытожил результаты исследований. Его вывод: LK-99 не является сверхпроводником. К сожалению.

Магнитная левитация (эффект Мейснера) считается одним из убедительных признаков сверхпроводника. Видео опубликовал один из членов корейской группы Хён-Так Тим [3]. Образец LK-99 парил в воздухе, но одним концом упирался в магнит. Некоторые научные группы наблюдали тот же эффект.

Сейчас исследователи считают, что "полулевитация" образцов LK-99 наблюдалась из-за ферромагнитных примесей. Деррик ван Геннеп, бывший исследователь из Гарварда, сконструировал гранулу из прессованной графитовой стружки с приклеенными к ней железными опилками. Образец вёл себя так же, как и LK-99. Ниже приведены три видео левитации в магнитном поле: LK-99, графитовой стружки с металлическими опилками и сверхпроводника.

Частичная левитация LK-99 над магнитом [3]

Графитовый образец, покрытый ферромагнитной стружкой, парит над магнитом так же как LK-99. Видео Деррека ван Геннепа на Твиттере (Х) [4]

Эффект Мейснера в сверхпроводнике

Формула LK-99 CuO2P6Pb9, все компоненты: медь, фосфор, свинец - не ферромагнетики. Скорее всего, у корейцев и у других исследователей, которые наблюдали эффект «полулевитации», в образцах LK-99 были примеси.

Резкое падение сопротивления при температуре <127°С

Как оказалось, ещё в 1950х открыли эффект резкого спада удельного сопротивления сульфида меди Cu2S с 0,02 Ом·см до 0,002 Ом·см при температуре около <127°С (400°К) (график ниже) [5]. Тёплые сверхпроводники, открытые в конце 1980х включали в себя сульфиды меди. Корейцы отмечали в LК-99 примеси сульфидов меди, которые возможно и вызвали резкий спад сопротивления при переходной температуре около 100°С (373°К). К сожалению, очень низкое сопротивление, это ещё не сверхпроводимость.

Поскольку корейские ученые наблюдали оба эффекта: и резкое падение сопротивления, и магнитную левитацию, то они сделали вывод, что LK-99 это сверхпроводник, работающий при температурах <127°С. Похоже, что поторопились.

Проверки LK-99 продолжаются, но скорее всего он не является горячим сверхпроводником. Было бы правильно, если бы корейские ученые дали свои образцы для исследований, но они на контакт не выходят.

Может быть когда-нибудь "горячую" сверхпроводимость и найдут, теорией она не запрещена.

ЛИТЕРАТУРА:

1. “The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor” Sukbae Lee, Ji-Hoon Kim, Young-Wan Kwon

2. “LK-99 isn’t a superconductor — how science sleuths solved the mystery” Dan Garisto Nature News 16 august 2023

3. Superconductor Pb10−xCux(PO4)6O showing levitation at room temperature and atmospheric pressure and mechanism Hyun-Tak Kim

4. Видео Деррека ван Геннепа на Твиттере (Х)

5. First order transition in Pb10−xCux(PO4)6O (0.9<x<1.1) containing Cu2S Shilin Zhu, Wei Wu, Zheng Li, Jianlin Luo Submitted on 8 Aug 2023