Корейские физики Ли Сук Бэ и Ким Джин Хун выложили в июле на сервер arXiv.org статью, в которой описали материал, якобы обладающий свойством сверхпроводимости при комнатной температуре и нормальном давлении. Его назвали LK-99, и это замещенный медью свинцовый апатит. По утверждению авторов, он проявлял признаки сверхпроводимости при атмосферном давлении и температуре до 105 градусов Цельсия, что совершенно нетипично для сверхпроводников, обычно требующих либо крайне низких температур, либо очень высокого давления. Разумеется, статья вызывала фурор.
Авторы предложили и объяснение этому феномену: они предположили, что сверхпроводимость возникает из-за химического давления, вызванного проникновением атомов меди в свинцовый апатит. Поскольку распределение таких примесей имеет крайне важное значение, ученые указали метод получения LK-99.
Вооружившись этой информацией, множество исследовательских групп приступили к синтезу собственных образцов, рассказывает Physics World. Первые результаты были смешанными и не показывали тех результатов, на которые все надеялись. По мнению Росса Колмана из Карлова университета (Чехия), причиной могли быть нечеткие инструкции по синтезу материала, допускающие разночтения.
С теоретической точки зрения результаты были чуть более обнадеживающими. Китайские ученые рассчитали, что материал с предложенной формулой должен содержать плоские зоны на ферми-уровне, то есть иметь наивысший энергетический уровень из доступных электрону при температуре абсолютного нуля. Это может быть признаком сверхпроводимости.
Эти выводы были встречены с энтузиазмом, как и результаты исследований Синеад Гриффин из США. Однако вскоре оптимизм начал угасать. Вторая попытка индийских физиков получить LK-99 была более точным воспроизведением опыта корейских ученых, но тоже не привела к сверхпроводимости. Полученный материал оказался диамагнетиком.
Это важно потому, что самым серьезным аргументом в пользу сверхпроводимости LK-99 была его способность левитировать над сильным магнитом. Корейские физики интерпретировали это как эффект Мейснера, но диамагнитные объекты тоже могут левитировать, если магнитное поле достаточно сильное.
Другое альтернативное объяснение левитации дали китайские ученые из Пекинского университета. Хотя им удалось заставить небольшие хлопья образцов левитировать, в них содержались следы ферромагнитных компонентов, которые также могут быть причиной этого феномена.
Команда ученых из Принстона решила разобраться, что же такое LK-99, на самом деле. Они синтезировали собственный образец и провели рентгеноструктурный анализ самого лучшего кристалла. Оказалось, что он содержит по меньшей мере три различных компонента. На первый взгляд, эти выводы подкрепляют гипотезы сторонников LK-99, которые считают, что неудачи с воспроизведением сверхпроводимости происходят из-за неправильно синтезированных материалов. Увы, физики из Принстона подсчитали, что в материале с правильной структурой плоские зоны локализованы и, следовательно, способствуют магнетизму LK-99, а не сверхпроводимости.
Другое исследование показало, что атомы меди проникают в структуру LK-99 в концентрации, не достаточной для того, чтобы воздействовать на свойства материала. Отсюда следует, что объяснение сверхпроводимости, данное корейскими учеными, не верно.
Затем появилась еще одна статья ученых из КНР, которые тоже наблюдали напоминающие сверхпроводимость явления в LK-99. Однако они предположили, что они могли возникать из-за примесей в образце, наличие которых признают корейские коллеги. Сульфид меди претерпевает структурный фазовый переход при температуре около 383 К, который обуславливает резкий спад сопротивляемости. Возможно, именно это и наблюдали ученые из Южной Кореи.
Это исследование Майкл Фурер, специалист по физике конденсированных сред из Австралии, назвал «последним гвоздем в гроб» LK-99 как высокотемпературного сверхпроводника.
