No início deste mês, a comunidade científica estava alvoroçada com a notícia de uma possível descoberta: uma substância chamada LK-99, que supostamente é um supercondutor à temperatura ambiente. Descoberto por Lee Sukbae e Kim Ji-Hoon, da universidade coreana, o material seria um divisor de águas para tudo, desde fornecimento de energia até supercomputadores, se funcionar como anunciado. No entanto, depois de vários cientistas terem tentado, sem sucesso, reproduzir as descobertas de Lee e Kim, o mundo parece ter seguido em frente.
Mas o campo dos supercondutores está em rápida mudança. Pesquisas teóricas pré-impressas recém-publicadas geralmente continua a apoiar LK-99 como tendo as propriedades necessárias para se tornar um supercondutor; e agora, detetives da internet descobriram um Atualização no idioma coreano na patente LK-99 original. Esse documento apresenta mais detalhes (e também novas questões) sobre o processo de síntese, mesmo quando os autores coreanos originais reafirmam o significado (e veracidade) de sua descoberta.
Infelizmente, o que ainda nos resta é uma imagem incompleta do LK-99 – uma imagem que aparentemente exigirá muito mais esforço de compreensão do que alguns nos levam a acreditar. Mas o artigo tem o que é necessário: um gráfico que representa a resistividade do LK-99. Crucialmente, o gráfico diz que cai para zero.
Vamos começar com a própria patente atualizada, que descreve duas técnicas para sintetizar os bits supercondutores relevantes no LK-99. Uma dessas técnicas já conhecemos: a síntese de estado sólido é o processo que seguimos na Internet e aquele que está sendo usado pela maioria dos cientistas que tentam replicar a receita realmente ruim do artigo original. Envolve a reação dos diferentes compostos dentro do LK-99, a fim de obter um composto final semelhante a um cristal de apatita de chumbo dopada com cobre (misturando lanarquita e fosfeto de cobre, eles próprios compostos feitos da reação de óxido de chumbo com sulfeto de chumbo e da reação de cobre com fósforo, respectivamente ).
Já havia uma série de problemas com a receita real, mas a patente atualizada lança mais uma chave na equação ao incluir repentinamente o Si (o silício que conhecemos e amamos) na mistura. Também não está claro como o silício chegou lá e quão relevante ele é para a supercondução em si (se é relevante para isso, o que atualmente não parece ser). Parece haver um padrão em que a equipe coreana original liderada por Lee Sukbae não é capaz de fornecer uma boa documentação. Para ser justo, também é possível que detalhes cruciais sejam simplesmente perdidos nas entranhas da tradução automática ou na velocidade com que aparentemente juntam tudo.
Ao mesmo tempo, os autores admitem que sim, o composto de chumbo-apatita resultante é tipicamente um isolante (que impede que a corrente elétrica passe através dele, exatamente o oposto do que estamos tentando alcançar aqui). Mas eles também reiteram que a dopagem de cobre – que leva à substituição de átomos de chumbo por átomos de cobre dentro do LK-99 – é a chave para desbloquear a alegada capacidade de supercondutividade (ao que parece, os átomos de oxigênio também são importantes). Já abordamos essa possibilidade com mais detalhes aqui, bem como a questão do rendimento (a proporção de material supercondutor produzido através do processo de síntese). De acordo com a patente atualizada, a equipe de Lee viu amostras com uma proporção de 48,9% de apatita de chumbo supercondutora; 40% de compostos de chumbo não supercondutores; e compostos de cobre (11,1%).
Esta coexistência entre compostos supercondutores e não supercondutores pode ser a razão pela qual certos vídeos da Internet LK-99 (se legítimos LK-99) apresentaram um fenômeno denominado fixação de fluxo, onde campos magnéticos externos são capazes de penetrar no composto supercondutor através de suas partes. que não são supercondutores (tudo que não seja apatita de chumbo), fixando-os no lugar.
Mas parece que não foi a síntese do estado sólido que a equipe de Lee descobriu a (suposta) supercondutividade emergente do LK-99. Isto foi feito através de uma técnica conhecida como deposição de vapor; através dele, os mesmos compostos reagiram, mas em vez de o objetivo ser obter um cristal LK-99, a técnica permite que os vapores da reação se acumulem contra uma estrutura de vidro, criando uma fina película do composto. De acordo com Sukbae e sua equipe, este filme é forjado na faixa de temperatura de 100 graus Celsius a 400 graus Celsius (com uma película preta de sulfeto de chumbo (PbS) na área de temperatura mais baixa, uma película branca de lanarquita (Pb2SO5) na área de temperatura mais alta área de temperatura e uma película cinza de apatita de chumbo na área intermediária.
É desse filme cinza de apatita de chumbo com mícron de espessura que os autores insistem que emerge a supercondutividade à temperatura ambiente e à pressão ambiente. Os autores também referem preventivamente que impurezas de ferro (Fe) e outros elementos também emergem do processo de síntese, e que essas impurezas são fontes bem conhecidas de ferromagnetismo e diamagnetismo – algumas das características que outros estudos já encontraram e replicaram .
Mas pode ter sido prematuro considerar esses resultados como prova de que o LK-99 é um fracasso. Segundo os autores, estas características magnéticas tornam mais difícil ver o verdadeiro Efeito Meissner em ação, com observadores menos cautelosos assumindo que as capacidades de levitação do LK-99 terminavam com esses tipos de magnetismo.
O método preciso para identificar e medir a repulsão reveladora de campos magnéticos externos do Efeito Meissner reside na aplicação de um campo magnético muito baixo com o que é chamado de Dispositivo Supercondutor de Interferência Quântica (LULA). Se feito durante o aquecimento e resfriamento do LK-99, o SQUID será então capaz de detectar o Efeito Meissner à medida que ele emerge no estado supercondutor do LK-99: dentro de duas de suas três transições de fase de temperatura crítica. Essas transições de fase correspondem a mudanças na estrutura do material que permitem que a supercondutividade (o movimento ordenado e sem resistividade dos elétrons) ocorra.
O que nos leva ao último artigo de Vayssilov et al da Universidade de Sofia, que também sugere que o LK-99 poderia ter as propriedades necessárias para se tornar um supercondutor (observe que, mais uma vez, não há menção à temperatura ambiente ou à pressão ambiente). . A ideia geral apresentada No papel é que isso pode acontecer de duas maneiras: ao remover certos átomos de oxigênio de seus lugares, surgem estradas potenciais para a supercondutividade, com o espaço que antes era ocupado por núcleos atômicos agora sendo aberto para pares de elétrons (os chamados pares de Cooper) contornarem em volta. Outra proposta do artigo é que esse mesmo efeito pode ser alcançado através do doping com Cu de que falamos.
Seguindo esta saga do LK-99, também foram postados alguns artigos no Arxiv que não tratam necessariamente do LK-99 em si, mas com certos erros sistemáticos e conhecimento incompleto sobre o magnetismo em torno da pesquisa de supercondutores e da teoria aplicada para alcançar resultados (supostamente corretos).
Os autores afirmam que analisaram o LK-99 em um microscópio eletrônico de varredura em todas as suas fases, à medida que ocorrem em ambas as saídas de produção (o filme da deposição de vapor e o composto da síntese do estado sólido). Segundo eles, é mais fácil medir e replicar os resultados de supercondutividade do LK-99 no material semelhante a um filme.
Com a descrição dos autores sobre como detectar o efeito Meissner agora publicada, pesquisadores adicionais poderão aplicar este novo conhecimento às suas tentativas de replicação. Ainda não se sabe se isso resultará ou não em replicações positivas – e se isso acontecerá mais cedo ou mais tarde.