네이처지에 lk99는 초전도체가 아니라는 글이 올라왔어요. > 자유게시판

https://www.nature.com/articles/d41586-023-02585-7

아래는 파파고 번역입니다.

연구원들이 LK-99의 퍼즐을 푼 것 같습니다.과학적인 탐정 작업은 그 물질이 초전도체가 아니라는 증거를 발견했고, 그것의 실제 특성을 명확히 했습니다.

이 결론은 구리, 납, 인, 산소의 화합물인 LK-99가 상온과 주변 압력에서 작동하는 최초의 초전도체를 발견했다는 것을 의미한다는 희망을 깨뜨렸습니다.대신에, 연구는 재료의 불순물, 특히 황화구리가 초전도체에 의해 나타나는 특성과 유사하게 보이는 자석 위의 전기 저항률의 급격한 하락과 부분적인 공중 부양에 책임이 있다는 것을 보여주었습니다.

데이비스 캘리포니아 대학의 응축된 물질 실험가인 Inna Vishik은 "이 시점에서 모든 것이 결정적으로 해결되었다고 생각합니다."라고 말합니다.

주장된 초전도체 LK-99는 온라인 센세이션이지만 복제 노력은 부족합니다.

LK-99의 사가는 7월 말 서울에 있는 신생 회사인 양자 에너지 연구 센터의 이석배와 김지훈이 이끄는 팀이 LK-99가 상압과 최소 127 µC (400 켈빈)의 온도에서 초전도체라고 주장하는 사전 인쇄물을1,2 출판하면서 시작되었습니다.이전에 확인된 모든 초전도체는 극단적인 온도와 압력에서만 작동합니다.

이 놀라운 주장은 과학에 관심이 있는 대중과 연구원들의 관심을 빠르게 끌었고, 그들 중 일부는 LK-99를 복제하려고 했습니다.초기 시도는 상온 초전도의 징후를 보지 못했지만, 결정적인 것은 아니었습니다.이제, 수십 번의 복제 노력 끝에, 많은 전문가들은 그 증거가 LK-99가 상온 초전도체가 아니라는 것을 보여준다고 자신 있게 말하고 있습니다.(이씨와 김씨 팀은 네이처의 의견 요청에 응하지 않았습니다.)

증거의 축적

한국팀은 LK-99의 두 가지 특성, 즉 자석 위의 공중부양과 갑작스러운 저항력 저하에 근거를 두고 주장했습니다.하지만 베이징 대학과3 중국 과학원의4 베이징에 있는 별도의 팀은 이러한 현상에 대한 평범한 설명을 발견했습니다.

미국과 유럽 연구원들에 의한 또 다른5 연구는 LK-99의 구조가 초전도성을 어떻게 실현 불가능하게 만들었는지를 보여주기 위해 실험적이고 이론적인 증거를 결합했습니다.그리고 다른 실험자들은 LK-99의 순수한6 샘플을 합성하고 연구하여, 그 물질의 구조에 대한 의심을 지우고 그것이 초전도체가 아니라 절연체라는 것을 확인했습니다.

호주 멜버른에 있는 모나쉬 대학의 물리학자 마이클 퓨러는 한국팀이 샘플을 공유함으로써 유일한 추가적인 확인이 이루어질 것이라고 말합니다.그는 "다른 모든 사람들을 설득하는 것은 그들에게 부담입니다,"라고 말합니다.

아마도 LK-99의 초전도 현상에 대한 가장 놀라운 증거는 동전 모양의 은빛 물질 샘플이 자석 위에서 흔들리는 것을 보여준 한국 팀에 의해 촬영된 비디오였을 것입니다.연구팀은 물질이 자기장을 방출하는 초전도성의 특징인 마이스너 효과 때문에 샘플이 공중에 떠 있다고 말했습니다.LK-99 공중부양의 검증되지 않은 여러 비디오가 소셜 미디어에 이후 유포되었지만, 처음에 연구 결과를 복제하려고 시도한 연구원 중 누구도 공중부양을 관찰하지 못했습니다.

반쯤 구워진 공중부양

매사추세츠 캠브리지에 있는 하버드 대학의 전 응축 물질 연구원인 데릭 반 게네프에게 몇 개의 붉은 깃발이 튀어나왔습니다. 그는 현재 금융 분야에서 일하고 있지만 LK-99에 관심이 있었습니다.비디오에서, 샘플의 같은 가장자리가 자석에 달라붙는 것처럼 보였고, 섬세하게 균형을 잡는 것처럼 보였습니다.대조적으로, 자석 위에 뜨는 초전도체는 회전할 수 있고 심지어 거꾸로 유지될 수도 있습니다."이러한 행동 중 어떤 것도 우리가 LK-99 비디오에서 보는 것처럼 보이지 않습니다."라고 van Gennep는 말합니다.

그는 LK-99의 특성이 강자성의 결과일 가능성이 더 높다고 생각했습니다.그래서 그는 압축된 흑연 조각으로 된 펠릿을 철제 줄로 붙였습니다.Van Gennep에 의해 만들어진 https://twitter.com/VanGennepD/status/1688052003216261120는 그의 디스크가 초전도가 아닌 강자성 물질로 만들어져 LK-99의 행동을 모방했다는 것을 보여줍니다.

8월 7일, 베이징 대학 팀은 강자성 때문에 LK-99 샘플에서 이 "반부 부양"이 나타났다고 보고했습니다."그것은 철을 철제로 만드는 실험과 정확히 같습니다,"라고 응축된 물질 물리학자이자 연구의 공동 저자인 Yuan Li가 말합니다.펠릿은 들어올리는 힘을 경험하지만 공중에 뜨기에는 충분하지 않습니다. 한쪽 끝에서만 균형을 유지할 수 있습니다.

Li와 그의 동료들은 그들의 샘플의 저항률을 측정했고, 초전도의 징후를 발견하지 못했습니다.하지만 그들은 한국팀이 보인 급격한 저항력 저하를 설명할 수 없었습니다.

불순물 시료

그들의 사전 인쇄에서, 한국 작가들은 LK-99가 약 0.02 ohm-cm에서 0.002 ohm-cm로 10배의 저항률 감소를 보인 특정 온도에 주목합니다."그들은 그것에 대해 매우 정확했습니다. 섭씨 104.8도입니다."라고 일리노이 어바나-샴페인 대학의 화학자 프라샨트 제인이 말합니다."잠깐만요, 이 온도를 알고 있어요."

LK-99를 합성하는 반응은 불균형적인 방법을 사용합니다. 모든 1부 구리 도핑 인산납 결정 - 순수 LK-99 - 이 결정은 17부 구리와 5부 황을 생성합니다.이 남은 음식들은 많은 불순물들, 특히 한국팀이 샘플에서 보고한 황화구리로 이어집니다.

구리-황화물 전문가인 Jain은 104ºC를2 CuS가 상전이를 겪는 온도로 기억했습니다.그 온도 이하에서는 공기에 노출된2 CuS의 저항이 극적으로 감소합니다. 이는 LK-99의 초전도 상전이와 거의 동일한 신호입니다."저는 그들이 그것을 놓쳤다는 것을 거의 믿을 수 없었습니다."제인은 중요한 교란 효과에 대한 사전7 인쇄물을 출판했습니다.

8월 8일, CAS 팀은 LK-99의 CuS2 불순물의 영향에 대해 보고했습니다.CAS 물리학자인 Jianlin Luo는 "다양한2 프로세스를 사용하여 다양한 CuS 콘텐츠를 합성할 수 있습니다."라고 말합니다.연구원들은 두 가지 샘플을 테스트했습니다. 첫 번째 샘플은 진공 상태에서 가열되어 5%의2 CuS 함량을 생성한 것이고 두 번째 샘플은 공기 상태에서 70%의2 CuS 함량을 생성한 것입니다.

첫 번째 샘플의 저항률은 냉각됨에 따라 비교적 부드럽게 증가했으며, 다른 복제 시도의 샘플과 유사하게 나타났습니다.그러나 두 번째 샘플의 저항률은 112ºC(385K) 근처에서 급락했습니다. 이것은 한국 팀의 관찰 결과와 매우 일치합니다.

"바로 그때 제가 '음, 분명히, 그것이 그들로 하여금 이것이 초전도체라고 생각하게 만든 것입니다'라고 말했습니다."라고 Furerh는 말합니다."관 안의 못은 이 황화구리 같은 것이었습니다."

LK-99의 특성은 재료가 까다롭고 샘플에 다양한 불순물이 포함되어 있기 때문에 결정적으로 설명하기가 어렵습니다.Li는 "우리 회사 자체의 성장에도 불구하고, 서로 다른 배치는 약간 다를 것입니다."라고 말합니다.그러나 Li는 원본에 충분히 가까운 샘플은 LK-99가 주변 조건에서 초전도체인지 확인하기에 충분하다고 주장합니다.

크리스탈 클리어

저항률 감소와 반 부양에 대한 강력한 설명으로, 지역사회의 많은 사람들은 LK-99가 상온 초전도체가 아니라고 확신했습니다.하지만 미스터리는 여전했습니다. 즉, 물질의 실제 특성은 무엇일까요

LK-99의 구조를 예측하기 위해 밀도 함수 이론(DFT)이라는 접근법을 사용한 초기 이론적 시도는 '플랫 밴드'라고 불리는 흥미로운 전자 서명을 암시했습니다.이 영역들은 전자가 느리게 움직이고 강하게 상관 관계가 있을 수 있는 영역입니다.어떤 경우에는, 이 행동이 초전도로 이어지기도 합니다.그러나 이러한 계산은 LK-99의 구조에 대한 검증되지 않은 가정에 기초했습니다.

물질을 더 잘 이해하기 위해, 미국-유럽5 그룹은 LK-99의 구조를 계산하기 위해 그들의 샘플에 대한 정밀한 X선 촬영을 수행했습니다.결정적으로, 그 영상은 그들이 평평한 밴드의 상황을 명확히 하는 엄격한 계산을 할 수 있게 했습니다: 그것들은 초전도성에 도움이 되지 않았습니다.대신에, LK-99의 평평한 띠는 초전도체가 요구하는 방식으로 '홉'할 수 없는 강한 국소화된 전자에서 왔습니다.

8월 14일, 독일 슈투트가르트의 막스 플랑크 고체 연구소의 별도의 팀이 LK-99의 순수한 단일 결정을 합성했다고 보고했습니다6.도가니에 의존했던 이전의 합성 시도와는 달리, 연구원들은 부유 영역 결정 성장이라는 기술을 사용하여 반응에 황이 유입되는 것을 방지하고 CuS2 불순물을 제거했습니다.

그 결과는 투명한 보라색 결정, 즉 순수한 LK-99 또는8.81.2625 PbCuPO였습니다.불순물과는 별개로, LK-99는 초전도체가 아니라 수백만 옴의 저항을 가진 절연체입니다. 표준 전도도 테스트를 수행하기에는 너무 높습니다.그것은 작은 강자성과 반자성을 보여주지만, 부분적인 공중부양에도 충분하지 않습니다."따라서 우리는 초전도의 존재를 배제합니다."라고 연구팀은 결론을 내렸습니다.

연구팀은 LK-99에서 보이는 초전도성의 힌트가 결정에 없는2 CuS 불순물 때문이라고 제안합니다."이 이야기는 우리가 왜 단결정이 필요한지 정확히 보여주고 있습니다," 라고 결정 성장 전문가이자 이번 연구를 이끈 막스 플랑크 물리학자인 파스칼 푸팔이 말합니다."우리가 단결정을 가지고 있을 때, 우리는 시스템의 본질적인 특성을 명확하게 연구할 수 있습니다.

배운 교훈

많은 연구자들이 여름의 초전도 감각으로부터 배운 것을 반성하고 있습니다.

뉴저지에 있는 프린스턴 대학의 고체 화학자인 레슬리 슈프는 플랫 밴드 연구를 공동 저자로 세웠으며, 조기 계산에 대한 교훈은 분명합니다.그녀는 "LK-99 이전에도 저는 DFT를 어떻게 조심해야 하는지에 대해 이야기를 해왔고, 지금 저는 다음 여름 학교를 위한 최고의 이야기를 가지고 있습니다,"라고 말합니다.

Jain은 종종 간과되는 오래된 데이터의 중요성을 지적합니다. 이는 CuS의2 저항성에 의존한 중요한 측정치로 1951년에 발표되었습니다.

일부 평론가들은 LK-99 사가를 과학의 재현성을 위한 모델로 지적한 반면, 다른 평론가들은 그것이 주목받는 퍼즐의 이례적으로 신속한 해결이라고 말합니다."이런 것들은 종종 아주 느린 죽음으로 죽습니다. 소문일 뿐 아무도 그것을 재현할 수 없습니다."라고 Fuher는 말합니다.

1986년 구리 산화물 초전도체가 발견되었을 때, 연구원들은 그것들의 특성을 조사하기 위해 뛰어올랐습니다.하지만 거의 40년이 지난 지금까지도 이 물질의 초전도 메커니즘에 대한 논쟁이 계속되고 있다고 비식은 말합니다.LK-99를 설명하려는 노력은 쉽게 이루어졌습니다.그녀는 "원래의 관찰 내용을 모두 마무리하는 탐정 작업 - 저는 그것이 정말 환상적이라고 생각합니다,"라고 말합니다."그리고 그것은 비교적 드문 일입니다.