Унікальний левітуючий надпровідник LK-99 все ж існує: доведено вченими зі США

Науковці з Національної лабораторії Лоуренса Берклі (Lawrence Berkeley National Laboratory) підтвердили експериментально можливість синтезування напівпровідника, що левітує, — LK-99, пише Interesting engineering.

Минулого року група дослідників з Китаю заявила про синтез надпровідника, що працює за температури, "близької до кімнатної". Насправді, матеріал працює за -23 градусів за Цельсієм, що не можна назвати кімнатною температурою, проте більшість надпровідників охолоджують до -170 градусів за Цельсієм, що набагато нижче, ніж потрібно новому матеріалу.

Вчені під керівництвом Чан Хайсіня, професора Школи матеріалознавства і технологій Університету науки і технологій Хуачжун, спільно з науковим співробітником У Хао і докторантом Ян Лі написали в науковій статті, що їм вдалося синтезувати кристал LK-99, який може левітувати на магніті, з більшим кутом левітації, ніж у їхніх південнокорейських колег, які першими синтезували LK-99. Дослідники пояснили, що їм вдалося поки що тільки підтвердити ефект Мейсснера (повне витіснення магнітного поля з об'єму провідника під час його переходу в надпровідний стан, — ред.).

Хоча отриманий ними кристал мав діамагнетизм, він був відносно слабким і не мав "нульового опору". Іншими словами, якщо ЛК-99 і володів би надпровідними властивостями, то вони перебували б лише в слідових кількостях надпровідних домішок, нездатних утворювати безперервний надпровідний шлях.

Однак незважаючи на такі обережні заяви, вчених піддали критиці, оскільки іншим дослідникам не вдалося повторити їхній експеримент.

Тепер нове дослідження пролило світло на проблему синтезу надпровідникового матеріалу LK-99. Вчений-фізик із Канади Ендрю Коте повідомив у Х, що "результати Національної лабораторії (LBNL) підтверджують, що LK-99 є надпровідником за кімнатної температури і тиску навколишнього середовища". Нерецензована стаття, в якій викладається суть і послідовність експерименту, була опублікована на сайті arxiv.

"Усі отримані дані підтверджують, що LK-99 є Святим Граалем сучасного матеріалознавства та прикладної фізики", — підкреслив автор.

Як пояснив Коте, під час синтезу атоми міді проникали в кристалічну структуру і замінили атоми свинцю, змушуючи кристал злегка деформуватися і стискатися на 0,5%. Ця унікальна структура і забезпечила матеріалу його дивовижні властивості. Вчені з LBNL створили цифрову модель ЛК-99 модель і побачили, що шляхи провідності для електронів існують, але тільки за особливих умов і в певних місцях, що дають змогу матеріалу "надпроводити". Ці шляхи розташовувалися близько до "поверхні Фермі". Вважається, що чим більше шляхів провідності, розташованих близько до поверхні Фермі, тим вища температура, за якої можна здійснювати надпровідність.

"У структурі LK-99 ці шляхи провідності утворюються тільки тоді, коли атом міді проникає в менш імовірне місце кристалічної решітки або в місце зв'язування з "більш високою енергією". Це означає, що матеріал буде складно синтезувати, оскільки тільки невелика частина кристала отримує мідь у потрібному місці", — підсумував Ендрю Коте.

Раніше ми писали про те, що надпровідник LK-99 може уможливити створення транспортної мережі для поїздів на магнітній підвісці та вдосконалити квантові комп'ютери, але може стати великим розчаруванням.