Plus tôt ce mois-ci, la communauté scientifique était en effervescence à l’annonce d’une possible découverte : une substance appelée LK-99, censée être un supraconducteur à température ambiante. Découvert par Lee Sukbae et Kim Ji-Hoon de l’université coréenne, ce matériau pourrait changer la donne dans tous les domaines, de la fourniture d’énergie aux superordinateurs, s’il fonctionne comme annoncé. Cependant, après qu’un certain nombre de scientifiques ont tenté sans succès de reproduire les découvertes de Lee et Kim, le monde semble avoir évolué.
Mais le domaine des supraconducteurs évolue rapidement. Recherche théorique nouvellement publiée et préimprimée en général continue de soutenir LK-99 comme ayant les propriétés requises pour devenir un supraconducteur ; et maintenant, les détectives Internet ont découvert un Mise à jour en coréen sur le brevet original LK-99. Ce document présente des détails supplémentaires (et aussi de nouvelles questions) concernant le processus de synthèse, alors même que les auteurs coréens originaux réaffirment l’importance (et la véracité) de leur découverte.
Malheureusement, il ne nous reste qu’une image incomplète du LK-99 – une image qui nécessitera apparemment beaucoup plus d’efforts de compréhension que certains voudraient nous laisser croire. Mais l’article contient ce qu’il faut : un graphique traçant la résistivité du LK-99. Surtout, le graphique indique qu’il tombe à zéro.
Commençons par le brevet mis à jour lui-même, qui décrit deux techniques pour synthétiser les bits supraconducteurs pertinents dans le LK-99. L’une de ces techniques est déjà connue : la synthèse à l’état solide est le processus que nous avons suivi sur Internet et celui utilisé par la plupart des scientifiques qui tentent de reproduire la très mauvaise recette de l’article original. Il s’agit de faire réagir les différents composés du LK-99 afin d’obtenir un composé final cristallin d’apatite de plomb dopé au cuivre (mélange de lanarkite et de phosphure de cuivre, eux-mêmes composés fabriqués à partir de la réaction de l’oxyde de plomb avec le sulfure de plomb et de la réaction du cuivre avec le phosphore, respectivement. ).
Il y avait déjà un certain nombre de problèmes avec la recette actuelle, mais le brevet mis à jour jette encore une fois une clé dans l’équation en incluant soudainement du Si (le silicium que nous connaissons et aimons) dans le mélange. On ne sait pas non plus comment le silicium est arrivé là et dans quelle mesure il est pertinent pour la supraconduction elle-même (si cela est pertinent pour cela, ce qui ne semble pas l’être actuellement). Il semble y avoir une tendance selon laquelle l’équipe coréenne d’origine dirigée par Lee Sukbae n’est pas en mesure de fournir une bonne documentation. En toute honnêteté, il est également possible que des détails cruciaux soient simplement perdus dans les entrailles de la traduction automatique, ou à cause de la vitesse à laquelle ils semblent avoir tout mis en place.
Dans le même temps, les auteurs admettent que oui, le composé plomb-apatite résultant est généralement un isolant (ce qui empêche le courant électrique de le traverser, exactement le contraire de ce que nous essayons de réaliser ici). Mais ils réitèrent également que le dopage au cuivre – qui conduit au remplacement des atomes de plomb par des atomes de cuivre dans le LK-99 – est la clé pour débloquer la capacité supraconductrice revendiquée (les atomes d’oxygène sont également importants, semble-t-il). Nous avons déjà abordé cette possibilité plus en détail ici, ainsi que la question du rendement (la proportion de matériau supraconducteur produit par le processus de synthèse). Selon le brevet mis à jour, l’équipe de Lee a vu des échantillons avec un ratio de 48,9 % d’apatite de plomb supraconductrice ; 40 % de composés de plomb non supraconducteurs ; et composés de cuivre (11,1%).
Cette coexistence entre des composés supraconducteurs et non supraconducteurs peut être la raison pour laquelle certaines vidéos Internet du LK-99 (si LK-99 est légitime) ont présenté un phénomène appelé flux pinning, où des champs magnétiques externes sont capables de pénétrer dans le composé supraconducteur à travers ses parties. qui ne sont pas supraconducteurs (tout ce qui n’est pas du plomb-apatite), en le fixant en place.
Mais il semble que ce n’est pas grâce à la synthèse à l’état solide que l’équipe de Lee a découvert la (prétendue) supraconductivité émergente du LK-99. Cela a été réalisé grâce à une technique connue sous le nom de dépôt en phase vapeur ; à travers lui, les mêmes composés ont réagi, mais au lieu d’obtenir un cristal LK-99, la technique permet aux vapeurs de la réaction de s’accumuler contre une structure en verre, créant ainsi un mince film du composé. Selon Sukbae et son équipe, ce film est forgé dans une plage de température de 100 degrés Celsius à 400 degrés Celsius (avec un film noir de sulfure de plomb (PbS) dans la zone de température la plus basse, un film blanc de lanarkite (Pb2SO5) dans la zone de température la plus élevée. zone de température et un film gris d’appatite de plomb dans la zone intermédiaire.
C’est à partir de ce film gris d’apatite de plomb, d’une épaisseur de quelques microns, que les auteurs insistent sur le fait qu’émerge la supraconductivité à température ambiante et à pression ambiante. Les auteurs font également référence de manière préventive au fait que des impuretés de fer (Fe) et d’autres éléments émergent également du processus de synthèse, et que ces impuretés sont des sources bien connues de ferromagnétisme et de diamagnétisme – certaines des caractéristiques que d’autres études ont déjà rencontrées et reproduites. .
Mais il était peut-être prématuré de considérer ces résultats comme une preuve que le LK-99 est un raté. Selon les auteurs, ces caractéristiques magnétiques rendent plus difficile la visualisation de l’effet Meissner réel en action, les observateurs moins prudents supposant que les capacités de lévitation du LK-99 se limitent à ces types de magnétisme.
La méthode précise pour identifier et mesurer la répulsion révélatrice de l’effet Meissner des champs magnétiques externes consiste à appliquer un champ magnétique très faible avec ce qu’on appelle un dispositif d’interférence quantique supraconducteur (SQUID). Si cela est effectué pendant le chauffage et le refroidissement du LK-99, le SQUID sera alors capable de détecter l’effet Meissner lorsqu’il apparaît dans l’état supraconducteur du LK-99 : dans deux de ses trois transitions de phase de température critiques. Ces transitions de phase elles-mêmes correspondent à des changements dans la structure du matériau qui permettent alors à la supraconductivité (le mouvement ordonné et sans résistivité des électrons) de se produire.
Ce qui nous amène au dernier article de Vayssilov et al de l’Université de Sofia, qui suggère également que le LK-99 pourrait avoir les propriétés requises pour devenir un supraconducteur (notez qu’une fois de plus, il n’y a aucune mention de température ambiante ou de pression ambiante) . L’idée générale présentée dans l’article est que cela pourrait se produire de deux manières : en retirant certains atomes d’oxygène de leur emplacement, des autoroutes potentielles pour la supraconductivité apparaissent, l’espace qui était auparavant occupé par les noyaux atomiques étant désormais ouvert aux paires d’électrons (le ainsi -appelées paires Cooper) pour contourner. Une autre proposition de l’article est que ce même effet peut être obtenu grâce au dopage au Cu dont nous avons parlé.
Suite à cette saga LK-99, quelques articles ont également été publiés sur Arxiv qui ne traitent pas nécessairement du LK-99 lui-même, mais de certaines erreurs systématiques et de connaissances incomplètes sur le magnétisme entourant la recherche sur les supraconducteurs et la théorie appliquée pour atteindre (soi-disant correcte ) résultats.
Les auteurs affirment avoir passé le LK-99 au microscope électronique à balayage dans toutes ses phases, telles qu’elles se produisent dans les deux sorties de production (le film issu du dépôt en phase vapeur et le composé issu de la synthèse à l’état solide). Selon eux, il est plus facile de mesurer et de reproduire les résultats de supraconductivité du LK-99 dans un matériau semblable à un film.
Avec la description des auteurs sur la façon de détecter l’effet Meissner maintenant publiée, d’autres chercheurs pourraient appliquer ces nouvelles connaissances à leurs tentatives de réplication. Reste à savoir si cela entraînera ou non des réplications positives – et si cela se produira le plus tôt possible.