A principios de este mes, la comunidad científica estaba alborotada con noticias de un posible avance: una sustancia llamada LK-99 que supuestamente es un superconductor a temperatura ambiente. Descubierto por Lee Sukbae y Kim Ji-Hoon de la Universidad de Corea, el material cambiaría las reglas del juego para todo, desde el suministro de energía hasta las supercomputadoras, si funciona como se anuncia. Sin embargo, después de que varios científicos intentaron y no lograron reproducir los hallazgos de Lee y Kim, el mundo parece haber seguido adelante.
Pero el campo de los superconductores cambia rápidamente. Investigación teórica preimpresa recientemente publicada en general. continúa apoyando LK-99 tiene las propiedades necesarias para convertirse en un superconductor; y ahora, los detectives de Internet han descubierto una Actualización del idioma coreano en la patente original LK-99. Este documento presenta más detalles (y también nuevas preguntas) sobre el proceso de síntesis, incluso cuando los autores coreanos originales reafirman la importancia (y la veracidad) de su descubrimiento.
Desafortunadamente, lo que todavía nos queda es una imagen incompleta de LK-99, una imagen que aparentemente requerirá mucho más esfuerzo para comprenderla de lo que algunos nos harían creer. Pero el artículo tiene lo que se necesita: un gráfico que traza la resistividad del LK-99. Fundamentalmente, el gráfico dice que cae a cero.
Comencemos con la patente actualizada en sí, que describe dos técnicas para sintetizar los bits superconductores relevantes en LK-99. Una de esas técnicas es una que ya conocemos: la síntesis de estado sólido es el proceso que seguimos en Internet y el que utilizan la mayoría de los científicos que intentan replicar la receta realmente mala del artículo original. Implica hacer reaccionar los diferentes compuestos dentro de LK-99 para obtener un compuesto final cristalino de apatita de plomo dopada con cobre (mezclando lanarkita y fosfuro de cobre, compuestos hechos a su vez de la reacción de óxido de plomo con sulfuro de plomo y de la reacción de cobre con fósforo, respectivamente). ).
Ya había una serie de problemas con la receta real, pero la patente actualizada arroja otro obstáculo en la ecuación al incluir repentinamente Si (el silicio que conocemos y amamos) dentro de la mezcla. Tampoco está claro cómo llegó el silicio allí y qué tan relevante es para la superconducción en sí (si es que es relevante para eso, lo que actualmente no parece serlo). Parece haber un patrón en el que el equipo coreano original dirigido por Lee Sukbae no es capaz de proporcionar una buena documentación. Para ser justos, también es posible que detalles cruciales simplemente se pierdan en las entrañas de la traducción automática, o en la velocidad a la que aparentemente han reunido todo.
Al mismo tiempo, los autores admiten que sí, el compuesto de plomo-apatita resultante suele ser un aislante (lo que evita que la corriente eléctrica lo atraviese, exactamente lo contrario de lo que estamos tratando de lograr aquí). Pero también reiteran que el dopaje con cobre, que lleva a que los átomos de plomo sean reemplazados por átomos de cobre dentro de LK-99, es clave para desbloquear la supuesta capacidad de superconductividad (al parecer, los átomos de oxígeno también son importantes). Ya cubrimos esta posibilidad con más detalle aquí, así como la cuestión del rendimiento (la proporción de material superconductor producido mediante el proceso de síntesis). Según la patente actualizada, el equipo de Lee vio muestras con una proporción de 48,9% de apatita de plomo superconductora; 40% de compuestos de plomo no superconductores; y compuestos de cobre (11,1%).
Esta coexistencia entre compuestos superconductores y no superconductores puede ser la razón por la que ciertos videos de Internet del LK-99 (si es legítimo, LK-99) mostraron un fenómeno denominado fijación de flujo, donde campos magnéticos externos pueden penetrar el compuesto superconductor a través de sus partes. que no sean superconductores (todo lo que no sea plomo-apatita), fijándolo en su lugar.
Pero parece que la síntesis de estado sólido no fue la forma en que el equipo de Lee descubrió la (supuesta) superconductividad emergente de LK-99. Esto se hizo mediante una técnica conocida como deposición de vapor; a través de él, se hicieron reaccionar los mismos compuestos, pero en lugar de que el objetivo fuera terminar con un cristal LK-99, la técnica permite que los vapores de la reacción se acumulen contra una estructura de vidrio, creando una fina película del compuesto. Según Sukbae y su equipo, esta película se forja en el rango de temperatura de 100 grados Celsius a 400 grados Celsius (con una película negra de sulfuro de plomo (PbS) en el área de temperatura más baja, una película blanca de lanarkita (Pb2SO5) en la zona más alta. zona temporal y una película gris de apatito de plomo en la zona intermedia.
Es a partir de esta película gris de plomo-apatita, de un micrómetro de espesor, que los autores insisten en que emerge la superconductividad a temperatura y presión ambiente. Los autores también mencionan de manera preventiva que del proceso de síntesis también surgen impurezas de hierro (Fe) y otros elementos, y que estas impurezas son fuentes bien conocidas de ferromagnetismo y diamagnetismo, algunas de las características que otros estudios ya han encontrado y replicado. .
Pero puede haber sido prematuro considerar esos resultados como prueba de que LK-99 es un fracaso. Según los autores, estas características magnéticas hacen que sea más difícil ver el efecto Meissner real en acción, y los espectadores menos cautelosos suponen que las capacidades de levitación del LK-99 terminaban en esos tipos de magnetismo.
El método preciso para identificar y medir la reveladora repulsión de los campos magnéticos externos por el efecto Meissner consiste en aplicar un campo magnético muy bajo con lo que se llama un dispositivo de interferencia cuántica superconductora (SQUID). Si se hace mientras calienta y enfría LK-99, el SQUID podrá detectar el efecto Meissner cuando emerge dentro del estado superconductor de LK-99: dentro de dos de sus tres transiciones de fase de temperatura críticas. Estas transiciones de fase en sí mismas corresponden a cambios en la estructura del material que luego permiten que se produzca la superconductividad (el movimiento ordenado y sin resistividad de los electrones).
Lo que nos lleva al último artículo de Vayssilov et al en la Universidad de Sofía, que también sugiere que LK-99 podría tener las propiedades necesarias para convertirse en un superconductor (tenga en cuenta que, una vez más, no se menciona la temperatura ambiente ni la presión ambiental). . La idea general presentada en el artículo es que esto podría suceder de dos maneras: al eliminar ciertos átomos de oxígeno de sus lugares, aparecen posibles autopistas para la superconductividad, con el espacio que antes estaba ocupado por núcleos atómicos ahora abierto para pares de electrones (el así -llamados pares de Cooper) para rodear. Otra propuesta del artículo es que este mismo efecto se puede lograr mediante el dopaje con Cu del que hemos hablado.
Después de esta saga de LK-99, también se publicaron algunos artículos en Arxiv que no necesariamente tratan sobre LK-99 en sí, pero sí con ciertos errores sistemáticos y conocimiento incompleto sobre el magnetismo que rodea la investigación de superconductores y la teoría aplicada para alcanzar (supuestamente correcta). ) resultados.
Los autores dicen que han pasado LK-99 a través de un microscopio electrónico de barrido en todas sus fases tal como ocurren en ambos resultados de producción (la película de la deposición de vapor y el compuesto de la síntesis de estado sólido). Según ellos, es más fácil medir y replicar los resultados de superconductividad de LK-99 en el material similar a una película.
Ahora que se ha publicado la descripción de los autores sobre cómo detectar el efecto Meissner, más investigadores pueden aplicar este nuevo conocimiento a sus intentos de replicación. Queda por ver si esto resultará o no en réplicas positivas, y si eso ocurrirá más temprano que tarde.