Диджитал Сверхпроводник: величайшее открытие века или фейк? Что известно о новой чудо-технологии
Группа ученых уверяет, что материал LK-99 на основе свинца идеально проводит электричество при комнатной температуре и давлении, но их работа вызывает сомнения.
Related video
Недавно в социальных сетях по всему миру заговорили о новом сверхпроводнике LK-99, который работает при комнатной температуре (21-25 °C), но и при атмосферном давлении. Если это правда, то открытие станет одним из крупнейших в физике конденсированных сред и может привести ко всевозможным технологическим чудесам, таким как левитирующие транспортные средства и суперэффективные электрические сети. Тем не менее, научные статьи, размещенные на сервере препринтов arXiv Сукбэ Ли и Джи-Хуном Кимом из Южнокорейского исследовательского центра квантовой энергии и их коллегами 22 июля этого года, не содержат необходимых подробностей, из которых можно было бы понять, как на практике функционирует новая разработка. Это и вызвало у многих ученых скептицизм, а сами исследователи не ответили на запрос о комментариях, пишет издание Science.
Что такое сверхпроводник
Сверхпроводник — это материал, который может передавать электрический ток без какого-либо сопротивления. Если вам когда-либо делали МРТ, то вы находились под воздействием большого электромагнита, созданного из сверхпроводящего материала. Ценность сверхпроводников в том, что ток, проходящий без сопротивления, создаст очень сильное магнитное поле, при этом сам сверхпроводник не будет нагреваться (следовательно, его не нужно будет остужать) и не будет потреблять много энергии (следовательно, будет дешев в эксплуатации). Сверхпроводники имеют множество других применений, от создания частотных фильтров для радиосвязи и усовершенствования энергетического оружия до ускорения частиц в ускорителях заряженных частиц.
Как возникает сверхпроводимость
Обычно электроны не могут легко проходить через твердое кристаллическое тело, потому что они отскакивают от колеблющихся атомов кристаллической решетки. Однако в некоторых материалах при достаточно низких температурах электроны образуют слабо связанные перекрывающиеся пары, которые невозможно отклонить, не разорвав пару. А при низких температурах вибрации недостаточно сильны для этого. Таким образом, эти электроны беспрепятственно "скользят" по материалу.
Какие сверхпроводники существуют сегодня
Десятки простых металлов — свинец, ртуть, ниобий, олово, и их сплавы, — становятся сверхпроводниками при охлаждении почти до абсолютного нуля. В 1950-х годах физики объяснили, как в этих обычных сверхпроводниках колебания решетки образуют своего рода "клей", который создает электронные пары. В 1980-х годах экспериментаторы создали сложные соединения, содержащие слои меди и кислорода, которые работали как сверхпроводники при температурах до 133 К (-140 °C).
Двадцать лет спустя исследователи обнаружили, что соединения, содержащие слои железа и мышьяка, могут сверхпроводить при таких же температурах. Ученые считают, что эти так называемые высокотемпературные сверхпроводники также основаны на спаривании электронов, но создаются по другому механизму. Известно, что одна группа ученых заявила о достижении сверхпроводимости при комнатной температуре,— хотя и при высоком давлении — для соединений, содержащих водород, серу и углерод.
Сверхпроводник из Южной Кореи — реальность или фейк
В препринтах, которые не были рецензированы, исследователи из Южной Кореи утверждают, что при выдержке или "легировании" медью материал (LK-99), состоящий из обычных элементов, таких как свинец, кислород и фосфор, становится сверхпроводником при атмосферном давлении и температурах не ниже 400 К (126 °C, что выше температуры кипения воды). По сути, они утверждают, что едва ли не любой ученый в своей лаборатории может "испечь" образец этого материала, вынуть его из духовки и затем с его помощью проводить электричество без какого-либо сопротивления. Они представляют данные, которые показывают не только нулевое сопротивление, но и то, что материал излучает магнитное поле, — ключевой признак сверхпроводимости.
Исследователи пишут, что в их материале легирование слегка искажает длинные естественные цепочки атомов свинца, и что вдоль этих одномерных каналов может возникнуть сверхпроводимость. Но это вызывает сомнения, у Майкла Нормана, теоретика из Аргоннской национальной лаборатории. Он уверяет в том, что одномерные системы обычно не создают сверхпроводимости. Более того, хаос, вносимый легированием, должен, по идее, еще больше подавлять сверхпроводимость. Однако Надя Мейсон, специалист по физике конденсированных сред из Иллинойского университета в Урбана-Шампейне, указывает на то, что авторы исследования также предполагают, что в цепях может существовать своего рода волнообразный заряд, и что подобные структуры заряда наблюдались в высокотемпературных сверхпроводниках.
Каковы причины скептицизма других ученых
По мнению Нормана, нелегированный материал, апатит свинца, не является металлом, а скорее непроводящим минералом. И это бесперспективная отправная точка для создания сверхпроводника. Более того, атомы свинца и меди имеют схожую электронную структуру, поэтому замена некоторых атомов свинца атомами меди не должна сильно повлиять на электрические свойства материала. Кроме того, атомы свинца очень тяжелые, что должно подавлять вибрации и затруднять спаривание электронов, объясняет Норман.
Возможно ли воссоздать сверхпроводник LK-99
Большой вопрос в том, сможет ли кто-нибудь воспроизвести "чудо"-материал, говорится в статье. Это должно быть не слишком сложно, говорит Норман, так как, например, апатит свинца — хорошо известный материал. Однако сделать это не так просто, как это представляют некоторые пользователи в социальных сетях, полагает он.
"Широкая публика взволнована тем, насколько "простым" является 4-дневный, многоэтапный, малосерийный твердотельный синтез LK-99, который можно истолочь в ступке. Но не появятся ли у вас на пальцах волдыри?", — шутит Дженнифер Фоули, физик из Национальной лаборатории SLAC, специализирующийся по конденсированным веществам.
Тем не менее физики очень быстро проверят, можно ли вот так запросто воссоздать сверхпроводник. "Если это правда, мы узнаем в течение недели", — уверил Норман и добавил, что: "Работа корейских ученых находится на уровне физиков-любителей. Они мало что знают о сверхпроводимости, и то, как они представили некоторые данные, выглядит подозрительно".
По его словам исследователи в Аргонне, и в других НИИ, уже пытаются повторить эксперимент.
"Я ценю то, что авторы ясно изложили свои методы изготовления материала", — комментирует Надя Мейсон. Тем не менее, предупреждает она, некоторые данные поданы весьма "небрежно".
Ранее мы писали о том, что ученые из Южной Кореи объявили о создании левитирующего сверхпроводника.
