Первые исследования корейского сверхпроводника LK-99: он, вероятно, таковым не является

В последние недели одной из главных тем в медиа стали сверхпроводники — особые материалы, которые при очень низких температурах способны проводить электрический ток без сопротивления и потерь. Все началось с того, как группа южнокорейских ученых заявила, что созданный ими материал, получивший название LK-99, не просто является сверхпроводником, он им остается при нормальном давлении и температуре до 127 °C. А это можно сказать революция в электротехнике, за которую и Нобелевку можно получить. Но как всегда бывает в научном мире, ученые с подозрением отнеслись к этому открытию и во многих лабораториях закипела работа по проверке данных, чтобы понять, насколько достоверны и воспроизводимы заявленные свойства чудо-металла.

Что такого особенного в LK-99? Из школьной программы по физике мы знаем, что когда материал является сверхпроводящим, электроны проходят через него почти без потери энергии, в отличие от проводящих материалов, таких как медная проволока, которые теряют энергию из-за сопротивления. Сверхпроводимость возникает только при определенных условиях, например при высоком давлении или очень низких температурах.

Ученые же из Южной Кореи утверждают, что сверхпроводимость в LK-99 не столько зависит от температуры и давления, сколько от изменений его структуры из-за небольшого сжатия. Это сжатие происходит из-за замены ионов меди на ионы свинца в структуре материала. В результате создаются специальные области, в которых появляется сверхпроводимость. Это можно сравнить с тем, как внутри материала зарождаются специальные пути для электричества, которые не имеют сопротивления. Это очень интересно еще и потому, что в LK-99 используются дешевые и легкодоступные исходные материалы, такие как медь, свинец, фосфор и кислород, и его можно синтезировать методами, доступными для многих лабораторий.

Действительно ли новый материал из Южной Кореи является новым горячим сверхпроводящим материалом? Теоретически да, это возможно из-за уникальной химической структуры вещества, которая может привести к высокотемпературной сверхпроводимости. Но теория — это конечно хорошо, вот на практике все получается совсем не так, как нам рассказывают южнокорейские специалисты. С учетом новых данных можно с некоторой уверенностью сказать, что чем бы ни был LK-99, он, скорее всего, не является сверхпроводником. К такому выводу пришел комитет южнокорейских исследователей, который изучил опубликованные данные о LK-99. Предварительные исследования в Индии и Китае также не выявили признаков сверхпроводимости. Аналогично, ученые из Великобритании и международная группа, включая исследователей из Принстонского университета, сообщают о отсутствии нулевого сопротивления для электрического тока при комнатной температуре.

Что же такое LK-99? Недавняя работа группы Пекинского университета предполагает, что новый материал является не сверхпроводником, а необычным магнитом. Это лучше объясняет магнитную левитацию LK-99, который может отталкиваться от магнитных полей, что создает эффект «парения», как если бы он сверхпроводником. Вероятно, структурные изменения в LK-99 влияют на его способность взаимодействовать с магнитными полями.

Не менее интересные результаты получили российские исследователи, которые решили повторить эксперимент корейцев. Они обнаружили, что созданный ими чудо-металл ведет себя как обычный предмет из фарфора и совсем не способен проводить электрический ток.

И в заключении — возможно и то, что образцы LK-99, синтезированные и испытанные до сих пор, не были нужной чистоты или в методике синтеза есть неучтенные нюансы, поэтому они не демонстрировали признаков сверхпроводимости. Тем не менее, если он действительно сверхпроводник, то это будет реально техническая революция. Это значит, что все что работает на электроэнергии станет или компактнее, или мощнее. Взять те же телефоны, ноутбуки, гаджеты — они будут гораздо автономнее и легче. В целом, сверхпроводимость предоставляет огромный потенциал для инноваций в технологиях. Так что будем надеяться, что все-таки LK-99 это реальный прорыв или начало новых исследований в этой области.