Синтеза на свръхпроводника LK-99 е забулен в много „мъгла“

Ако се интересувате да направите свой собствен свръхпроводящ материал LK-99, който превзе заглавията на медиите по целия свят, може да бъдете шокирани от сложността и неяснотата на процедурата. И както ще разгледаме подробно по-долу, може също да срещнете трудности при намирането на някои от необходимите материали. Неслучайно корейското дружество по свръхпроводимост и ниска температура досега не е сертифицирало статуса на LK-99 като свръхпроводник при стайна температура поради „недостатъчни“ доказателства.
Какво е LK-99?
Това е сиво-черно съединение от олово, мед, фосфор и кислород, официално известно като медно заместен оловен фосфат. Само за справка, наскоро в две ключови предходни проучвания (тук и тук ), група изследователи от Корейския университет заявиха, че тъй като медните катиони заместват оловните катиони в рамките на изолационната структура на оловен фосфат (LK-99), се получава структурно свиване, предизвикано от напрежение, което създава „свръхпроводящи квантови ямки (SQWs)“ в структурата. По-важното е, че уникалната конструкция на LK-99 позволява тези структурни изкривявания да се запазят, като по този начин пораждат характеристики на свръхпроводимост при стайна температура.

Ако има човек, който стои във вихъра на драмата със свръхпроводника LK-99 в САЩ, този човек е Андрю Маккалип. Инженерът по научноизследователска и развойна дейност в базираната в Калифорния Varda Space Industries, е в челните редици на публичните, независими усилия за репликация около въпросния свръхпроводник, разкривайки работата си чрез Twitter и предавайки на живо процеса през Twitch – сравнително рядка щедрост. От неговия процес можем да съберем повече информация за съединението LK-99, неговия процес на синтезиране, колко труден е този процес в лицето на ограниченията около някои от необходимите материали и донякъде „мътния“ производствен процес, описан в оригиналния корейски документ. Можете да видите усилията му в  изображения по-долу.

Основният проблем при репликацията произтича от мътно описания процес в оригиналния корейски документ – документацията за направата на материала е невероятно неясна. Този факт става явен от шума около опитите за репликация, но също така е довел до истинско гробище от неуспешни проби в притежание на Маккалип.

Учените по материалознание ще ви кажат, че за процесите на печене основните данни включват температурата на печене (при около 725C във вакуум), времето на печене (документа дава времеви отрязък за печене от 5 до 24 часа, което, както можете да си представите, е предпоставка за много грешки) и скоростта на изстудяване/закаляване (тоест колко бързо трябва да спадне температурата на пробите).

Скоростта на охлаждане дори не се споменава в оригиналната корейска статия, което кара Маккалип (и други репликатори) да „играят“ на нещо като руска рулетка, която води до няколко различно изглеждащи „извънземни“ проби на съединението LK-99 – и множество счупени ампули, в опита за синтезирането му. Маккалип изчислява, че 2/3 от изпечените ампули са изхвърлени поради липсата на подробна информация за производствения процес, „стена“, с която други изследователи също ще трябва да се борят.

Както стана ясно, LK-99 е съединение, което се получава от реакция на оловен сулфат с медно фосфорно съединение. Съставките не са нищо особено — червен фосфор и мед за синтезиране на меден фосфид и оловен сулфат и оловен оксид, които заедно образуват минерал, наречен ланаркит.

Както се разбира понастоящем, добавянето на мед в процеса на печене на ланаркита принуждава някои от оловните атоми да бъдат заменени с медни атоми в непредсказуемо и неконтролируемо съотношение. Изглежда, че именно тези медни атоми, изместващи оловото, водят до свръхпроводимите свойства на LK-99 (поради появата на това, което е известно като ленти на Ферми), проявени в отличителния възникващ магнетизъм (подпомогнат от ефекта на Майснер) и нулево съпротивление на електрическата проводимост.

Обаче изглежда, че лудостта около LK-99 и неговите производствени изисквания, ала „кухненски плот“ са пресушили нищо неподозиращата световна верига за доставки.

Както каза Маккалип, беше сравнително трудно да се осигури една от конкретните съставки, червеният фосфор, тъй като това е контролирано вещество, което може да се използва и за синтезиране на морфинови производни. Но комбинираната мозъчна мощ на Twitter измисли, че той може да осигури доставка на меден фосфид (намалява стъпките на синтез) през местна калифорнийска лаборатория. Според него, той също така е успял да осигури доставки от Полша, преди доставките да пресъхнат, което може би има значение за световните усилия за възпроизвеждане и по-добро разбиране на материала LK-99.

Сравнително евтините и изобилни основни минерали означават, че е малко вероятно те да бъдат дългосрочни пречки към мащабното производство на LK-99 (ако това е действителният път, по който се върви). Но световната верига за доставки не е готова за внезапни скокове на търсенето, което означава, че текущата улична цена на медния фосфат се е покачила рязко към съотношението от $20 000 щатски долара за килограм.

В крайна сметка опитите за възпроизвеждане на Маккалип доведоха до малка, нищо неподозираща люспа от LK-99, показваща същата индуцирана от ефекта на Майснер магнитна левитация – първата докладвана „плаваща скала“ на американска почва, която е изпратена до Университета на Южна Калифорния (USC) за допълнително изследване. Можете да видите това в туита на Маккалип.

Като цяло, това не е лош резултат за „няколко дни“ работа. Маккалип успя да бъде първият на територията на САЩ, който действително демонстрира нещо, което изглежда като левитация с ефекта на Майснер върху люспата LK-99, която той успя да синтезира. Но като се има предвид настоящата перспектива за доставката на определени материали, изглежда, че други репликатори от типа „направи си сам“ ще имат трудности да се опитат да „синтезират свой собствен LK-99“. Може би е най-добре да изчакате, докато производственият процес бъде по-подробно описан в документите за репликация. Потокът от инфирмация около LK-99 все още е объркан, но тази мъгла непременно ще бъде вдигната – по един, или друг свръхпроводящ, левитиращ начин.

Източник:Tom’s Hardware, Wccftech