LK-99: equipe da Southeast University observa resistência zero abaixo de 110 K

• Em uma amostra de LK99, foi observado um fenômeno em que a resistência elétrica fica praticamente zero na faixa abaixo de 110 K, mas isso não é uma evidência direta de supercondutividade em temperatura ambiente
• Os resultados de difração de raios X (XRD) da amostra sintetizada coincidem bem com a amostra relatada pela equipe de pesquisa coreana, com confirmação de pureza maior em algumas faixas
• Em medições pelo método de quatro pontas (four-probe), a região de alta temperatura apresentou comportamento semicondutor; à medida que a temperatura caiu, a resistência diminuiu e ficou quase zero perto de 110 K
• Entre um total de 6 amostras, a resistência zero foi observada em apenas uma; as demais apresentaram em sua maioria comportamento semicondutor
• Na medição do efeito Meissner, não foi confirmada diamagnetismo completo, indicando que a proporção de componente supercondutor é baixa; são necessárias mais pesquisas para determinar se há supercondutividade em temperatura ambiente
• Apresentadora: Sun Yue (Sun Yuyue), do Departamento de Física da Southeast University

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Visão geral da pesquisa e principais anúncios

• Organização dos estudos mais recentes sobre LK99, com explicação direta para diferenciá-los de interpretações exageradas ou distorcidas da imprensa externa e de mídias próprias
• A existência do fenômeno de supercondutividade em si não foi confirmada, mas a equipe conseguiu observar resistência zero abaixo de 110 K
  • Essa observação pode ser uma evidência importante que apoia a possibilidade de sua existência
• O artigo relacionado será redigido e publicado na conta da equipe; o texto original deve ser divulgado em breve

Composição da equipe de pesquisa

• Equipe de pesquisa em supercondutividade do Departamento de Física (School of Physics) da Southeast University
• Trabalho realizado em conjunto por 3 alunos e pelo Professor Xiao

Síntese das amostras e análise por difração de raios X (XRD)

• Comparação entre os resultados de XRD de dois estudos anteriores e os resultados de raios X de 4 lotes de amostras recém-sintetizados
• Os resultados de raios X do mesmo material relatado pela equipe de pesquisa coreana coincidem muito bem
• Em alguns itens, foi confirmada pureza maior do que nas amostras da equipe coreana

Medição da resistência elétrica

• Medição de impedância zero de 300 K até baixa temperatura, com corrente aplicada de 1 mA
• Como a amostra tem natureza quebradiça (brittle), dificultando o processamento em uma forma regular, foi usada uma amostra irregular e aplicado o método de quatro pontas (four-probe)
• Em alta temperatura, apresentou comportamento semelhante ao de semicondutores; com a queda da temperatura, a resistência diminuiu
• A 110 K, a resistência ficou praticamente zero, com valor de cerca de 10⁻⁵~10⁻⁶ Ω; sob corrente de 1 mA, a tensão ficou em torno de 10⁻⁸~10⁻⁹
• O equipamento de medição foi o PPMS, e foi confirmada uma elevação de sinal nesse ponto
• Em medições anteriores, foi observada uma queda de resistência sem causa conhecida perto de cerca de 250 K; a causa é desconhecida

Transição supercondutora sob campo magnético

• Com a aplicação de campo magnético, a transição supercondutora se manteve relativamente estável
• Com o aumento do campo magnético, foi observado um comportamento em que a temperatura de transição se desloca parcialmente
• O comportamento que parece retornar nas faixas 9 e 7 tem conteúdo pouco claro; a causa é desconhecida

Reprodutibilidade por amostra

• Na tarde de 1º de agosto, foi identificado pela primeira vez um comportamento semelhante à queda de resistência de uma transição supercondutora, mas a proporção de amostras com resistência zero é muito pequena
• Com a ampliação do número de espécimes, foram medidas ao todo 6 amostras; entre elas, apenas 1 apresentou resistência zero
• As demais amostras apresentaram em sua maioria comportamento semicondutor

Medição do efeito Meissner

• Foi realizada medição do efeito Meissner na amostra com resistência zero
• Nas medições magnéticas, diamagnetismo completo não foi observado
• A proporção de componente supercondutor dessa amostra é considerada relativamente baixa

Conclusão e planos futuros

• A equipe conseguiu observar resistência zero abaixo de 110 K no material LK99
• No entanto, isso não é evidência de supercondutividade em temperatura ambiente
• A existência de supercondutividade em temperatura ambiente ainda está em fase de exploração e medição, exigindo mais pesquisas
• A equipe continuará as pesquisas subsequentes e pretende divulgar resultados melhorados

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Opiniões no Hacker News

• https://nitter.net/lipez400/status/1686793608626663441

• Pessoalmente, acho animador. 110K é realmente alto, até mais alto que o YBCO usado em fitas supercondutoras comerciais de “alta temperatura”
  Se isso for verdade, parece ser a primeira boa evidência independente de que os pesquisadores originais não estavam simplesmente cometendo fraude. Se fosse uma fraude completa, eles dificilmente teriam de fato descoberto um novo supercondutor de alta temperatura, ainda que não à temperatura ambiente. No pior caso, descobriram um novo supercondutor interessante com potencial de aplicação comercial; no melhor, alguma variante desse material pode realmente ser um supercondutor à temperatura ambiente. De qualquer forma, é uma descoberta científica importante. É surpreendente que os mercados de previsão não estejam reagindo; talvez a fonte tenha baixa credibilidade, e fico curioso para saber se pessoas que falam chinês conseguem avaliar isso

  • Os mercados de previsão não estão reagindo porque isso ainda não prova nada. Com o equipamento usado, não é possível medir de fato resistência zero; a supercondutividade é apenas sugerida como a explicação mais intuitiva, mas não foi realmente demonstrada
    Como os dados divulgados são limitados, é difícil interpretá-los, e há muitas possibilidades, como impurezas ou problemas no aparato experimental. É difícil saltar diretamente das propriedades interessantes no gráfico para um supercondutor à temperatura ambiente, e essa também é a única informação confirmada dessa equipe. Além disso, a amostra não mostrou diamagnetismo. Os motivos para ceticismo são: 1) há muitos vídeos circulando que chegam perto de convencer, 2) os resultados de outras equipes não são bons, 3) há um histórico de descobertas desse tipo de supercondutor que acabam não se sustentando, e 4) o próprio artigo original é suspeito
  • Acho que a maioria só vê a manchete dos 110K e não percebe as implicações. Pode não ser fraude nem simples erro, e sim um caso difícil de reproduzir
    No começo do dia eu estava bastante cético porque os vídeos não eram convincentes, mas este resultado empurra bastante para o lado de “pode ser real”
  • Mesmo sem saber chinês, se você pular para 01:50 e 02:32 no vídeo original, aparecem os gráficos essenciais de XRD e resistência com legendas em inglês
    Os dados parecem plausíveis, mas na Fig.3(a) há uma queda estranha da resistência entre 200K e 250K. A Fig.3(b) também é um pouco esquisita, porque a resistência varia de forma irregular conforme a intensidade do campo magnético
  • Fico curioso sobre para que direção acham que os mercados de previsão deveriam se mover. É ambíguo se isso é evidência a favor ou contra a supercondutividade à temperatura ambiente
  • O impressionante é como o método de fabricação é simples. Ainda há descobertas científicas ao alcance da mão que não encontramos

• Estou deixando meu primeiro comentário porque sou cético em relação a esse material, mas este resultado não deve ser subestimado. Basicamente, ele confirma a existência de uma nova família de supercondutores de alta temperatura, a primeira desde os óxidos de cobre em 1986
  Para referência, no artigo inicial sobre óxidos de cobre, a temperatura crítica foi medida em 36K. Nos anos seguintes, sintetizando outros materiais da mesma família e otimizando as condições de crescimento, conseguiram elevá-la para 127K. Os 110K mostrados hoje no LK-99 estabelecem uma linha de base, e uma linha de base muito boa. Acho que agora já podemos ficar empolgados

  • Mais especificamente, parece uma família baseada em um novo mecanismo de supercondutividade. Se esse efeito for real, não só há bastante espaço para melhorar a síntese do LK-99, como também para encontrar novos materiais que usem o mesmo mecanismo e funcionem em temperaturas mais altas, ou sejam mais fáceis e baratos de fabricar, ou conduzam correntes maiores
  • O salto em 250K parece um mau contato que se resolveu sozinho durante o resfriamento. Se refizerem a fiação da amostra e medirem de novo, isso deve desaparecer
    A dependência em relação ao campo magnético é, de fato, um pouco estranha. Normalmente, quanto maior o campo magnético, mais fraca fica a supercondutividade, e a temperatura crítica deveria cair, mas isso não aparece aqui. Com uma temperatura crítica tão alta, a supercondutividade pode ser muito forte e o campo magnético aplicado talvez não tenha sido intenso o suficiente, mas uma medição melhor deveria mostrar ao menos uma pequena queda na temperatura crítica
  • Minha intuição é que a teoria aqui provavelmente será mais interessante do que a aplicação atual, o LK-99. Se ela se sustentar, milhares de pesquisadores brilhantes vão iterar sobre a teoria, refiná-la, ampliá-la e lapidar as aplicações

• É uma notícia enorme. Só a descoberta desse tipo de supercondutor já seria uma conquista grande o suficiente para reduzir a possibilidade de fraude
  Também diminui a chance de terem medido errado durante vários anos. Do ponto de vista de um leigo, parece que a amostra coreana é simplesmente melhor, ou de um lote diferente, e por isso de fato apresenta supercondutividade à temperatura ambiente

  • Como leigo, fico curioso: como você sabe que isso é algo enorme?

• Não sou especialista, mas, tomando o vídeo original e as tentativas de reprodução pelo valor de face, ele mostra forte diamagnetismo à temperatura ambiente. Supercondutores são diamagnéticos por causa do efeito Meissner na temperatura de supercondutividade
  Então isso significaria que o LK-99 é supercondutor em baixa temperatura e, separadamente, também tem forte diamagnetismo à temperatura ambiente. Se não for supercondutor, não há efeito Meissner. Isso seria algo peculiar?

  • Tudo é peculiar. Ainda é território inexplorado. Partindo do pressuposto de que tudo se confirme, acho que deve ser por causa de várias impurezas, e deve levar tempo até obterem uma amostra pura o suficiente para definir todas as propriedades
    O estranho é a queda de resistência em temperaturas mais altas, que pode ser anomalia de medição ou um fenômeno realmente bizarro
  • O bismuto é um diamagneto forte e pode entrar em estado supercondutor a uma temperatura só um pouco acima do zero, então não é impossível. Muitos materiais apresentam diamagnetismo fraco e também mostram supercondutividade em algum ponto
    Portanto, não é sem precedentes, mas, se o LK-99 tiver essas propriedades, certamente será objeto de muita pesquisa
  • Li que, em materiais diamagnéticos, é preciso juntar vários ímãs para criar uma “bolsa” de campo magnético onde o material possa ficar
    Alguns vídeos do LK-99 mostram reação a um único ímã, e dizem que isso não existe em materiais diamagnéticos, mas existe em supercondutores
  • Vejo todos os resultados já divulgados como fruto de uma speedrun de produção. Em mais uns 6 dias, vários laboratórios terão feito amostras mais variadas e melhores, e terão conduzido experimentos bastante decentes
  • Se não for supercondutor, esse nível de diamagnetismo seria extremamente incomum, a ponto de exigir uma nova física e um nome como superdiamagnetismo. Isso, por si só, ainda seria muito útil
    Mas a possibilidade de ser um novo fenômeno físico é pequena a ponto de quase desaparecer; com esse nível de diamagnetismo, parece quase certo que estamos vendo supercondutividade à temperatura ambiente e pressão ambiente

• Interessante. Em alguns lugares estão obtendo forte diamagnetismo em temperatura ambiente e pressão ambiente, e agora alguém está relatando de fato resistência zero em baixa temperatura
  Vou encarar como uma notícia levemente positiva. Seria surpreendente se fosse um supercondutor com alta temperatura crítica apenas na faixa de temperatura do nitrogênio líquido e, ao mesmo tempo, um material que apresenta forte diamagnetismo em temperatura ambiente. Mas não sei bem se isso seria mais surpreendente do que um supercondutor em temperatura ambiente e pressão ambiente

  • Estou confuso. Normalmente eu esperaria que as duas coisas existissem juntas ou não existissem; é estranho um material que mostra condutividade e diamagnetismo em temperatura ambiente, mas supercondutividade em uma temperatura muito mais baixa
    A expectativa seria que, quando a supercondutividade desaparecesse, o diamagnetismo também desaparecesse
  • Se apenas parte da amostra for supercondutora e o restante for um condutor comum ou um isolante, as ilhas supercondutoras podem apresentar diamagnetismo e, ainda assim, ficar isoladas umas das outras
    Nesse caso, a corrente precisaria passar por regiões com resistência, então o conjunto ainda apresentaria resistência

• Como referência, a página da Wikipédia sobre o LK-99 tem uma tabela de acompanhamento de tentativas de reprodução com fontes que é bem útil: https://en.wikipedia.org/wiki/LK-99

• Se esse material for real, reproduzível e puder ser fabricado de forma barata, seria bom ver alguém da área explicar o que isso significaria
  Nos comentários há muita empolgação ofegante, como se energia grátis e máquinas de movimento perpétuo estivessem logo ali, mas, pelo pouco que pesquisei, parece mais algo como uma melhora de 10% na eficiência da rede elétrica ou uma pequena redução no custo de exames de MRI. Quais seriam as aplicações óbvias e empolgantes que estão deixando todo mundo animado? Fusão nuclear ou o problema de confinamento em tokamaks? Porque hoje o custo de resfriamento dos ímãs supercondutores é uma das grandes barreiras para a produção líquida de energia?

  • Perdas na transmissão realmente importam. Esse é um dos motivos reais pelos quais não dá para cobrir o Saara com painéis solares e fornecer energia grátis ilimitada para a Europa continental e a África. Mesmo deixando de lado o problema logístico de fazer algo assim de verdade, perde-se uma quantidade considerável de energia só para movê-la de um lugar a outro
    Com um supercondutor em temperatura ambiente e pressão ambiente, seria possível transmitir energia quase perfeitamente do local de geração ao local de consumo. Coisas antes impossíveis se tornariam viáveis, como instalar turbinas eólicas em uma região remota de Montana para abastecer Chicago
  • A grande mudança viria se esse material suportasse alta densidade de fluxo magnético. Aí quase tudo que depende de magnetismo, ímãs e eletroímãs melhoraria em uma ordem de grandeza
    Seria algo como 10 vezes mais potência por coluna, 10 vezes mais potência por massa ou volume, ou simplesmente 10 vezes mais força. Basta lembrar que, quando a densidade de energia das baterias aumentou 5 vezes ao ir de NiCd para íon-lítio, surgiram de repente quadricópteros, lanternas capazes de queimar papel a 10 passos de distância, aspiradores portáteis do tamanho de uma lata de refrigerante que sugam pelos de animais de estimação de carpetes felpudos, e carros elétricos. Imagine isso acontecendo de novo
  • Por algum motivo, fico imaginando uma gaveta de armário que, ao ser aberta, usa levitação magnética em vez de rodinhas, movendo-se de forma totalmente silenciosa e macia como manteiga
    Rolamentos baseados em levitação magnética também pareceriam uma boa
  • Poderia ser usado para transportar energia solar do deserto

• A expressão “extraterrestrial super islands” aparece várias vezes, e fico me perguntando se é uma tradução errada de efeito Meissner. De qualquer forma, é um termo legal

  • É uma tradução errada de room-temperature superconductivity
    “super islands” provavelmente veio de 超岛, que tem a mesma pronúncia de 超导, isto é, supercondutividade. Não sei como 室温, ou seja, temperatura ambiente, virou extraterrestrial, mas o modelo de reconhecimento de voz deve ter sido incrivelmente ruim. Talvez tenha sido algo como 室温 (shi4wen1) → shi4wai4 → 室外 (outdoors)/世外 (out of this world) → extraterrestrial

• O vídeo real está aqui: https://www.bilibili.com/video/BV1pM4y1p7u5
  Em resumo, não sou físico e consumo a maior parte das informações científicas em inglês, então posso estar um pouco errado. O material é quebradiço e difícil de moldar em formas regulares. Há uma queda estranha de resistência perto de 230 K, mas pode ser um artefato do processo de medição ou do equipamento. Em 1º de agosto, eles encontraram uma amostra com resistência quase zero, ficaram muito empolgados e começaram a procurar mais. Testaram 6 amostras, mas apenas uma delas apresentou resistência zero abaixo de 110 K. Basicamente, os resultados não são definitivos, mas são promissores