LK-99 (din cercetarea Lee–Kim 1999) este un potențial supraconductor la temperatura camerei cu aspect gri-negru. Se presupune că are o structură hexagonală ușor modificată, derivată din apatita de plumb, prin introducerea unor cantități mici de cupru. Echipa de la Universitatea din Coreea, condusă de Sukbae Lee () și Ji-Hoon Kim (), a identificat pentru prima dată acest material ca o anomalie în 1999. Conform afirmațiilor lor, LK-99 ar acționa ca un supraconductor la temperaturi sub și la presiune ambiantă.
Începând cu 5 august 2023, comunitatea științifică nu a confirmat supraconductivitatea LK-99 la nicio temperatură prin procese revizuite de colegi sau prin replicări independente de către alte grupuri de cercetare. A existat un raport privind observarea unei rezistențe zero la 110 K (−163 °C, −261 °F) de către o echipă de la Universitatea de Sud-Est, China. Cu toate acestea, absența unei tranziții de fază bine definite, lipsa efectului Meissner (o caracteristică definitorie a supraconductorilor) și condițiile specifice în care au fost obținute rezultatele au ridicat îndoieli cu privire la validitatea afirmației. Mai multe echipe independente de cercetare au încercat să reproducă rezultatele echipei sud-coreene, având în vedere că procesul de sinteză descris este relativ simplu.
Studiile inițiale care anunțau descoperirea LK-99 au fost încărcate în depozite cu acces deschis de preprinturi electronice, precum arXiv. Au existat declarații ale lui Lee conform cărora lucrările pretipărite erau incomplete, iar coautorul Hyun-Tak Kim () a precizat că una dintre lucrări conținea erori.
Proprietăți chimice și structură Compoziția chimică aproximativă a LK-99 este Pb9Cu(PO4)6O, astfel încât — în comparație cu apatita de plumb pură (Pb10(PO4)6O) — aproximativ o parte din ionii Pb(II) din poziția 2 a structurii apatitei sunt înlocuiți cu ioni Cu(II).
Structura este similară cu cea a apatitei, având grupa spațială P63/m (nr. 176).
Sinteză Lee et al. descriu o metodă de sinteză chimică a materialului LK-99 prin obținerea lanarkitului dintr-un amestec molar 1:1 de pulberi de oxid de plumb(II) (PbO) și sulfat de plumb(II) (Pb(SO4)), urmată de încălzirea la timp de 24 de ore:
PbO + Pb(SO4) → Pb2(SO4)O
În plus, fosfura de cupru (I) (Cu3P) a fost obținută prin amestecarea pulberilor de Cupru (Cu) și fosfor (P) într-un raport molar de 3:1, într-un tub sigilat sub vid, încălzit la timp de 48 de ore:
3 Cu + P → Cu3P
Cristalele de lanarkit și fosfură de cupru au fost apoi măcinate, introduse într-un tub sigilat sub vid și încălzite la timp de 5–20 de ore:
Pb2(SO4)O + Cu3P → Pb10-xCux(PO4)6O + S (g), unde (0,9 < x < 1,1)
Reacția de mai sus nu este echilibrată. O reacție echilibrată posibilă ar fi:
5 Pb2(SO4)O + Cu3P → Pb10-xCux(PO4)6O + 5 Cu2S + Pb + 7 Cu
Proprietăți fizice Se presupune că materialul ar fi un supraconductor la temperatura camerei. Lucrările publicate inițial nu afirmă observarea unor caracteristici definitive ale supraconductivității, precum rezistența electrică zero și efectul Meissner, ci indică mai degrabă proprietăți diamagnetice puternice, inclusiv un videoclip în care o probă pare să leviteze parțial deasupra unui magnet.
Deoarece multe materiale pot fi interpretate eronat drept candidați la supraconductivitate la temperaturi înalte, cercetătorii caută, în general, și alte semnături experimentale, cum ar fi fixarea fluxului, susceptibilitatea magnetică AC, Efectul Josephson, câmpuri critice dependente de temperatură sau o anomalie a căldurii specifice în jurul temperaturii critice. Până la 1 august 2023, niciuna dintre aceste caracteristici nu fusese observată în experimentul original sau în încercările de replicare.
Mecanismul propus pentru supraconductivitate Înlocuirea parțială a ionilor Pb2+ (≈133 pm) cu ioni Cu2+ (≈87 pm) ar produce, conform autorilor, o reducere de aproximativ 0,48% a volumului cristalin, generând stres intern în material. Se susține că acest stres intern ar crea un puț cuantic de heterojoncție între Pb(1) și oxigenul din grupările fosfat ([PO4]3−), formând un așa-numit „puț cuantic supraconductor” (SQW).
Lee et al. afirmă că LK-99 prezintă un răspuns la câmp magnetic (posibil asociat cu efectul Meissner) atunci când este depus pe o probă de cupru nemagnetic prin Depunere chimică în fază de vapori. Apatita de plumb pură este un izolator, însă autorii susțin că apatita de plumb dopată cu cupru, care formează LK-99, ar deveni un supraconductor sau, la temperaturi mai ridicate, un metal. Totuși, nu a fost raportată nicio tranziție clară de fază la o temperatură critică.
Răspunsuri Oamenii de știință din domeniul materialelor și cercetătorii în supraconductivitate au reacționat în mare parte cu scepticism. Supraconductorii cu cele mai ridicate temperaturi critice cunoscuți la momentul publicării atingeau aproximativ doar la presiuni extrem de mari (peste ), iar la presiune atmosferică temperaturile critice nu depășeau aproximativ .
La 2 august 2023, Societatea Coreeană de Superconductivitate și Criogenie a înființat un comitet de verificare pentru a evalua afirmațiile legate de LK-99. Comitetul, condus de Kim Chang-Young de la Universitatea Națională din Seul, include membri din mai multe universități sud-coreene, inclusiv Universitatea Sungkyunkwan și Universitatea de Știință și Tehnologie Pohang. La momentul constituirii, comitetul a concluzionat că lucrările arXiv din 22 iulie și materialele video disponibile public nu susțineau afirmația că LK-99 este un supraconductor.
Până la 4 august 2023, proprietățile măsurate nu au demonstrat în mod convingător că LK-99 este un supraconductor, deoarece datele publicate nu explică pe deplin comportamentul magnetic, nu arată o capacitate calorică specifică caracteristică și nu evidențiază o tranziție clară în funcție de temperatură. O explicație alternativă pentru levitația observată se bazează pe diamagnetism non-supraconductor.
Răspunsul publicului Afirmațiile privind existența unui supraconductor la temperatura camerei în lucrările din 22 iulie ale lui Lee et al. au devenit virale pe platformele de socializare în săptămâna următoare, inclusiv pe Twitter și Reddit. Natura virală a afirmației a dus la numeroase postări ale unor utilizatori cu pseudonime din Rusia și China care susțineau că au replicat LK-99, atât pe Twitter, cât și pe . Alte afirmații au provenit din videoclipuri virale care pretindeau că arată mostre replicate de LK-99 în levitație. În pofida entuziasmului public și al comentatorilor, oamenii de știință intervievați de presă au rămas, în general, sceptici. Motivele invocate pentru scepticism au inclus problemele din lucrările pretipărite din 22 iulie ale lui Lee et al., lipsa de puritate a eșantioanelor raportată de autori și eșecul unor afirmații anterioare privind supraconductivitatea la temperatura camerei de a fi confirmate experimental. Societatea Coreeană de Supraconductivitate și Criogenie și-a exprimat, de asemenea, îngrijorarea cu privire la impactul social și economic al cercetării LK-99, având în vedere că aceasta nu fusese verificată și nici supusă evaluării inter pares.
Un videoclip realizat la Universitatea de Știință și Tehnologie Huazhong și încărcat la 1 august 2023 de un cercetător postdoctoral din echipa lui Chang Haixin a prezentat aparent un eșantion micrometric de LK-99 care levita, devenind rapid viral pe rețelele sociale chineze. Acesta a adunat milioane de vizualizări și a devenit al doilea cel mai vizionat videoclip pe în ziua următoare, iar pe 3 august a devenit cel mai vizionat videoclip de pe platformă, cu aproximativ 9 milioane de vizualizări. Un cercetător de la Academia Chineză de Științe a refuzat să comenteze videoclipul în presă, calificând afirmația drept „ridicolă”. Entuziasmul public a crescut și după distribuirea videoclipului pe rețelele sociale occidentale, iar o piață de predicții a estimat temporar șansa unei replicări reușite la 60%. Pe măsură ce subiectul LK-99 a devenit trend pe Twitter la începutul lunii august, utilizatorii au creat meme despre „roci plutitoare” și au sugerat investiții speculative în acțiuni legate de supraconductori. Presa a relatat concomitent că entuziasmul mediatic a contribuit la creșterea acțiunilor tehnologice din Coreea de Sud și China, în ciuda avertismentelor emise de Korea Exchange împotriva pariurilor speculative alimentate de entuziasmul legat de LK-99.
Încercări de replicare Până la 5 august 2023, rezultatele experimentale nu fuseseră replicate cu succes, deși cercetările inițiale datau din 2020. Nicio replicare independentă nu fusese confirmată prin evaluare inter pares. După publicarea lucrărilor din iulie 2023, mai multe grupuri independente au anunțat că au început reproducerea sintezei, așteptând rezultate preliminare în săptămânile următoare. Rezultatele pozitive ar putea apărea relativ rapid, în timp ce infirmarea ipotezei necesită verificarea sistematică a tuturor posibilităților experimentale, un proces care poate dura considerabil mai mult timp.
Primele încercări de replicare care au publicat rezultate nu au observat levitație sau diamagnetism semnificativ, iar mostrele obținute au prezentat rezistivitate ridicată. Niciun studiu nu a raportat teste de fixare a fluxului sau măsurători ale capacității calorice specifice caracteristice supraconductorilor.
Eforturile timpurii de replicare au căpătat vizibilitate globală, fiind urmărite inclusiv prin instrumente online dedicate monitorizării replicărilor și actualizărilor de stare. Unii cercetători au publicat imagini sau videoclipuri preliminare înainte de prezentarea rezultatelor complete, ceea ce a atras o atenție publică considerabilă. La 1 august 2023, o echipă de la Universitatea de Știință și Tehnologie Huazhong a raportat că a obținut fulgi minusculi care au prezentat levitație diamagnetică la a doua încercare.
La 2 august 2023, o echipă condusă de Sun Yue de la Universitatea de Sud-Est a susținut că a măsurat rezistență zero într-un fulg de LK-99 până la o temperatură de . Experți din domeniu au exprimat însă îndoieli, criticând posibilitatea existenței unor artefacte de măsurare, absența scăderii clare la rezistență zero, nivelul ridicat de zgomot al datelor și limitările instrumentelor utilizate, care nu puteau măsura rezistențe sub 10 µΩ, o valoare relativ mare pentru experimentele asupra supraconductorilor.
La 5 august 2023, pe platforma video chineză a apărut un videoclip care pretindea că arată un eșantion de LK-99 în levitație completă (fenomen asociat cu fixarea fluxului). Videoclipul a fost probabil realizat de Zhang Xiang, cercetător la Universitatea de Știință și Tehnologie din Wuhan.
Studii teoretice În lucrările inițiale, explicațiile teoretice privind mecanismele potențiale de supraconductivitate în LK-99 au fost incomplete. Analizele ulterioare efectuate de alte laboratoare au adăugat simulări suplimentare și evaluări teoretice ale proprietăților electronice ale materialului, bazate pe calcule din primele principii. Grup Țară Rezultat Note de publicare Academia Chineză de Științe (SYNL) Studiu de prim-principii al structurii electronice a LK-99 și a altor variante. Nu exprimă o concluzie privind supraconductivitatea la temperatura camerei, dar sugerează că apatita de plumb dopată cu aur ar putea prezenta efecte mai pronunțate. arXiv: Junwen Lai et al. Mențiuni media: Laboratorul Național Lawrence Berkeley Analiză DFT pe o structură 3D simplificată, care explorează o posibilă structură electronică favorabilă supraconductivității și sugerează o ușoară reducere a constantei de rețea. arXiv: