- Resultados de experimentos de acompanhamento relatam que foi obtida uma amostra com levitação magnética em temperatura e pressão ambiente em cristais LK-99 de apatita de chumbo fosfato modificada, e que foi observado um ângulo de levitação maior do que no material anterior de Sukbae Lee
- A síntese é baseada em método de estado sólido, passando por precursores de lanarkite e copper phosphide, e o material-alvo com composição Pb10-xCux(PO4)6O foi produzido sob condição de 10^-2 Pa
- Na medição de magnetização versus temperatura, a amostra bulk apresentou transições em 326 K e 299 K em ZFC/FC, enquanto cristais micrométricos selecionados por repulsão magnética mostraram transição em cerca de 340 K
- Os cristais micrométricos exibiram fenômeno de levitação ao se posicionarem verticalmente em relação ao substrato quando um ímã forte se aproximava, e em um teste separado de atração foi informado que eles não eram puxados pelo ímã, descartando efeito ferromagnético
- Os resultados levam à interpretação de que a cristalinidade e o dopagem com Cu são importantes, mas ainda restam verificações adicionais, como testes elétricos em temperatura ambiente
Objetivo da síntese e verificação do LK-99
- Sukbae Lee e outros já haviam afirmado que o cristal de apatita de chumbo fosfato modificada LK-99 poderia exibir supercondutividade em temperatura e pressão ambiente, que a temperatura crítica de transição Tc seria superior a 400 K e que surgiria o efeito de levitação de Meissner
- Nesta pesquisa, a equipe relata ter sintetizado cristais de LK-99 e obtido uma amostra capaz de levitação magnética em temperatura ambiente
- Foi informado que o ângulo de levitação observado é maior do que no material de Sukbae Lee
Método de síntese e características das amostras
- As amostras de LK-99 foram produzidas com composição Pb10-xCux(PO4)6O, com 0.9 < x < 1.1
- Na síntese foi usado um método de estado sólido semelhante ao relatado por Sukbae Lee e colaboradores
- Foi sintetizado o precursor lanarkite, isto é, Pb2(SO4)O
- Foi sintetizado o cristal de copper phosphide, isto é, Cu3P
- Em seguida, foi sintetizado o produto-alvo LK-99
- Todas as reações foram realizadas sob condição de 10^-2 Pa
- A estrutura cristalina é apresentada como uma forma em que um dos quatro átomos de Pb(2) é substituído por um átomo de Cu
Resultados da medição de magnetização versus temperatura
- A curva de magnetização versus temperatura das amostras de LK-99 foi medida com o sistema de medição de propriedades físicas PPMS DynaCool
- As medições foram feitas nos modos ZFC e FC com aplicação de um campo magnético de 10 Oe
- A amostra 1 é uma amostra bulk macroscópica de cor cinza-escura
- Na curva ZFC, apareceu uma transição diamagnética em cerca de 326 K
- Na curva FC, foi observada uma transição diamagnética em cerca de 299 K
- Esse resultado foi avaliado como semelhante ao que Sukbae Lee havia relatado anteriormente
- A amostra 2 é um cristal micrométrico selecionado por repulsão magnética
- Tem formato triangular, com lado de cerca de 120 μm e espessura de cerca de 20 μm
- A temperatura de transição diamagnética é de cerca de 340 K, ligeiramente mais alta que a da amostra macroscópica
- A equipe interpreta que a amostra 2 tem maior pureza, melhor cristalinidade e melhor dopagem com Cu
Levitação magnética em temperatura e pressão ambiente e exclusão de ferromagnetismo
- A amostra 2 mostrou fenômeno de levitação magnética em temperatura e pressão ambiente
- Quando um ímã forte se aproxima, a amostra sobe e fica completamente na vertical em relação ao substrato
- Quando o ímã se afasta, a amostra cai novamente sobre o substrato
- Foi informado que esse ângulo de levitação é maior do que no material de Sukbae Lee
- Em um teste separado de atração, a amostra 2 não mostrou resposta de ser puxada por um ímã forte
- Com base nisso, a equipe descarta efeito ferromagnético na amostra 2
- Vídeos suplementares:
- Supplementary video 1: efeito Meissner da amostra 2
- Supplementary video 2: teste de exclusão de ferromagnetismo da amostra 2
Interpretação e verificações pendentes
- A diferença diamagnética entre as amostras é interpretada como um indício de que mudanças na estrutura de bandas eletrônicas induzidas por cobre e oxigênio em óxidos fosfatados podem estar relacionadas ao potencial mecanismo de supercondutividade
- A equipe relaciona isso ao fato de que vários estudos teóricos apoiam essa direção
- Em conclusão, resume-se que foram obtidas transições diamagnéticas consistentes e um grande ângulo de levitação em temperatura e pressão ambiente no material LK-99
- A cristalinidade e a dopagem adequada com Cu são enfatizadas como condições-chave
- Verificações mais consistentes, como testes elétricos em temperatura ambiente, são necessárias para confirmar o potencial dos óxidos fosfatados
- Os dados podem ser obtidos com o autor correspondente mediante solicitação razoável, e foi declarado que não há conflitos de interesse competitivos
1 comentários
Opiniões do Hacker News
Entendo que este artigo tenha sido feito às pressas para divulgar rapidamente a descoberta, mas é frustrante ver que faltam tantas informações essenciais sobre o processo experimental
Escrever apenas que “todas as reações foram realizadas a 10^-2 Pa” é insuficiente. Entendo que estejam falando de pressão absoluta, mas são necessárias informações como se era um forno a vácuo, um frasco de quartzo selado, purga com argônio ou ar
O perfil de temperatura também mostra o tempo de aquecimento e o tempo de permanência, mas não traz a taxa de resfriamento nem o tempo de término. Se a amostra foi retirada imediatamente e resfriada ao ar, ou se o vácuo foi mantido até a temperatura ambiente, também é importante para a reprodutibilidade
Esses detalhes quase não tomariam tempo para incluir no artigo, mas mesmo assim ficaram de fora, e vejo esse tipo de postura como algo que dificulta a reprodução na ciência
Ainda assim, para fins de completude, teria sido melhor acrescentar apenas a palavra “vácuo”. Lembro que a escala de 0 a 30 dos antigos medidores de mercúrio também era confusa
Espero que isso evolua para uma verdadeira ciência aberta, com espaços de colaboração, indo além da publicação aberta como no Arxiv
A última semana me fez lembrar a história da invenção do transistor por Bardeen e Brattain
No começo, ele mal funcionava e quebrava só de encostar na mesa, e havia também uma terceira pessoa que reivindicou o crédito. Embora eu tenha vontade de olhar com ceticismo, o fato de a reprodução ser difícil parece, na verdade, bastante normal. É interessante que outras pessoas agora tenham conseguido fazê-lo funcionar
Fico me perguntando por que estão usando métodos indiretos como levitação e diamagnetismo para provar que esse material é um supercondutor
Parece que estou deixando passar algo: por que não basta medir se a corrente flui sem resistência?
Entendo que observar diamagnetismo é uma das formas relativamente menos sujeitas a erro de demonstrar um efeito supercondutor
Até que seja possível produzir o material perfeito em grande quantidade, medições de resistividade dificilmente terão grande significado
Por isso, é mais fácil observar fenômenos estranhos que todos os supercondutores apresentam em um campo magnético, como a levitação magnética
Parece o mesmo caso do vídeo que foi publicado alguns dias atrás: https://news.ycombinator.com/item?id=36953396
Na época, muita gente perguntou se aquilo era supercondutividade ou apenas diamagnetismo, e fico curioso se o novo artigo responde a essa pergunta
O fato de a temperatura de transição cair na presença de um campo magnético também é importante. Se o artigo não for fabricado, isso parece ser a evidência positiva mais forte de que está acontecendo algo além de simples diamagnetismo, e pela primeira vez passei a ver a possibilidade como maior que 50%
Segundo, apenas supercondutores podem ter campo magnético líquido zero e apresentar uma levitação “estável”. No vídeo, mesmo aproximando um ímã e virando-o, o fragmento permanece em geral no mesmo lugar
Diamagnéticos comuns tendem a se mover na direção do campo externo aplicado, portanto têm maior probabilidade de se deslocar para o lado, e por isso normalmente se usa um arranjo de Halbach para cancelar forças e produzir levitação estável no lugar
Eles mostram fortes evidências de alguma forma de transição diamagnética em torno de 320 K. Independentemente de ser causada por supercondutividade, parece muito provável que esse material tenha propriedades magnéticas interessantes
A equipe da Varda publicou um vídeo em alta resolução mostrando diamagnetismo: https://twitter.com/andrewmccalip/status/1687405505604734978
A gravidade é muito mais fraca que a força eletromagnética; será que calibraram o aparato para quase igualar a gravidade atuando sobre a amostra? Fico curioso por que não empurra um pouco mais para cima e faz até a tampa do recipiente sair voando
Ainda não faria a “cirurgia na rocha” de cortar a amostra para remover peso desnecessário. O arranjo em tabuleiro de xadrez com 4 ímãs, normalmente usado com placas de grafite pirolítico, talvez não funcione porque a amostra não é plana
Também seria útil inverter o ímã, e aquecer para mostrar que ela cai em determinada temperatura parece uma boa. Nesse caso, acho que menos de 100°C bastaria. De todo modo, o efeito demonstrativo e uma boa qualidade de vídeo são importantes
https://en.wikipedia.org/wiki/LK-99#Replication_attempts
Este artigo da Wikipedia organiza bem as tentativas de reprodução até agora, incluindo este artigo
Quanto mais parece estar sendo verificado, mais sinto arrepios de verdade pela primeira vez em anos. No bom sentido
As mudanças que isso traria podem ser comparáveis a quando Faraday, Volta e os cientistas dos séculos XVII e XVIII começaram a descobrir os princípios da eletricidade. Eles também não sabiam o quanto todos os aspectos da vida mudariam ao longo do século seguinte
Trabalhei com física de partículas, e boa parte dos sistemas complexos era composta por equipamentos para resfriar suficientemente ímãs supercondutores. Se isso for possível em temperatura ambiente, todo esse sistema de refrigeração deixa de ser necessário
Reatores de fusão nuclear também dependem de ímãs supercondutores, então isso pode ter grande impacto em futuros reatores de fusão. Também reduziria restrições como as do JET, em que os ímãs só podem operar por alguns segundos antes de superaquecer
Entendo teoricamente o conceito de supercondutividade em temperatura ambiente, mas, se isso for real, não consigo muito bem imaginar como o mundo mudaria
Se isso se tornar possível, poderemos fazer uma ressonância magnética nos exames anuais de saúde. Ela poderia diagnosticar inúmeras doenças e 95% dos cânceres, e comparar automaticamente todos os anos com exames anteriores para fazer biópsia se houver alguma mudança de forma
A ciência médica também mudaria de forma revolucionária. Hoje há dados demais escassos sobre como tumores benignos existem nas pessoas; para saber se um nódulo é problemático, o nível ainda é perguntar se há outros sintomas. Novos dispositivos médicos, como SQUIDs, também se tornariam possíveis
MRI de imageamento subterrâneo também poderia dar um salto à arqueologia, paleontologia, geologia e prospecção de recursos. Poderíamos dirigir pelo deserto procurando sinais de fósseis, falhas e minerais
Com um launch loop, o custo de viagens espaciais se tornaria praticamente quase nulo, e deslocamentos de longa distância também ficariam baratos e pouco poluentes. Só com eletricidade seria possível chegar à órbita baixa ou acelerar aviões a várias vezes a velocidade do som
Armazenamento da rede elétrica, usinas de pico e acompanhamento de carga poderiam se tornar praticamente obsoletos. Linhas aéreas supercondutoras conectariam todos os países, permitindo operar fábricas chinesas com eletricidade nuclear de fissão dos EUA ou aquecer casas canadenses com energia solar australiana. Conexões HVDC também ficariam obsoletas e, no fim, talvez abandonássemos a energia em corrente alternada
CPUs poderiam ser 10% a 50% mais eficientes, e GPUs talvez ainda mais. Fios sobrecarregados deixariam de conduzir, reduzindo incêndios, especialmente incêndios residenciais
Se for de fato reproduzível e viável industrialmente, sinto que poderíamos voltar a ver uma velocidade de mudança ao estilo dos anos 1960
Ainda assim, mesmo incluindo fusão nuclear, continuariam sendo necessárias a redução das emissões de CO2, mudanças no estilo de vida, minimização do consumo e adaptação aos impactos climáticos já inevitáveis
Também fico curioso sobre circuitos integrados baseados em grafeno e avanços em computação óptica. Quero ver uma nova Lisp Machine baseada em supercondutores até 2030. Talvez lidar com chumbo em “código aberto” não seja muito agradável, mas combina com a atitude à la Alan Kay de que o futuro é algo a ser inventado
Basta imaginar os brinquedos incríveis que supercondutores em temperatura ambiente poderiam possibilitar
E linhas de transmissão de alta tensão que não são construídas por causa de questões de licenciamento teriam, se fossem de fato construídas, perda de energia zero, mas provavelmente não seriam construídas
Primeiro, equipamentos que já usam supercondutores deixariam de precisar de refrigeração, podendo ser fabricados e operados a custo muito menor. Isso inclui MRI, certos sensores, ímãs de alta potência para pesquisa em fusão nuclear, grandes geradores e motores
Segundo, equipamentos nos quais supercondutores trariam melhorias, mas que hoje não fazem sentido econômico ou prático. Quais deles terão sucesso é quase especulação, mas parecem possíveis chips de computação, sensores adicionais, obras de arte como esculturas de levitação permanente, pequenos motores e geradores
Também deve haver muitas categorias que ainda nem imaginamos e que se beneficiariam de resistência zero ou da expulsão de campos magnéticos
Um ponto um tanto irônico nesta história é que o ex-funcionário que fez a divulgação não autorizada talvez receba o crédito por ter trazido isso ao mundo.
A equipe vinha trabalhando nisso havia muito tempo, mas agora o mundo inteiro provavelmente está pesquisando e explorando outros métodos e combinações de materiais. Também pode haver tentativas de melhorar o projeto original e contornar patentes.
Se aquele ex-funcionário não tivesse revelado, não se sabe por quanto mais tempo isso teria ficado escondido; ele também pode ter sido motivado pela ideia de que isso precisava vir a público para beneficiar a humanidade.
Como houve recentemente um caso de fraude sensacionalista nessa área, os periódicos devem ter sido muito céticos. Eles talvez estivessem preparando um artigo que incluía experimentos convincentes e o envio de amostras a laboratórios independentes, mas foram praticamente empurrados a divulgar às pressas o que tinham, o que pode ter feito a alegação parecer mais fraca.
Os testes e a reprodução em uma escala muito mais ampla poderiam ter começado há 10 anos, e não sei que benefício houve em disseminar a pesquisa tão lentamente.
Danijel Djurek afirmou ter descoberto, no fim dos anos 1980, uma mistura cerâmica supercondutora, mas não conseguiu determinar sua estrutura e composição; depois que a Croácia se separou da Iugoslávia, a pesquisa teria sido interrompida pela guerra.
Fonte do trecho: http://www.rexresearch.com/djurek/djurek.htm
Isso sugere que pode ter havido conflito em torno da divulgação por motivos comerciais, especialmente patentes. Talvez estivessem tentando criar um produto vendável antes que outros conseguissem reproduzir.
Por isso, o ex-funcionário que divulgou sem autorização certamente merece crédito por ter trazido isso ao mundo, e talvez a humanidade devesse vê-lo de forma oposta, em vez de estigmatizá-lo.
KR20210062550A - Mehtod of manufacturing ceramic composite with low resistance including superconductors and the composite thereof -
https://patents.google.com/patent/KR20210062550A/en
As tentativas de reprodução do LK-99 em laboratório até agora incluem duas da HUST: https://www.bilibili.com/video/BV14p4y1V7kS/ https://www.bilibili.com/video/BV13k4y1G7i1/
Uma da USTC: https://www.bilibili.com/video/BV1Ex4y1X7ix/ essa pequena amostra consegue ficar em pé sobre a ponta.
Uma da Qufu Normal University: https://www.zhihu.com/zvideo/1669820225079070720
Uma que tem ligação com a THU, mas afirma ser um projeto pessoal: https://www.bilibili.com/video/BV14z4y1s7Vo
Fico me perguntando por que mais laboratórios fora da China não estão fabricando LK-99 e publicando vídeos.
Em muitos casos, conseguem financiamento de curto prazo melhor que seus colegas nos EUA ou na Europa, mas falta estabilidade de carreira no longo prazo. Por isso, eles precisam continuar perseguindo possíveis avanços como o LK-99 não só por paixão ou curiosidade, mas por sobrevivência.
O sistema chinês também tem muitos prêmios, verbas de pesquisa e títulos ligados à idade, e isso não é apenas uma questão de prestígio: é essencial para a progressão na carreira, aumentando ainda mais a urgência e a competição entre jovens pesquisadores.
Talvez ainda não tenham conseguido uma reprodução decisiva e estejam relutantes em divulgar resultados negativos por medo de que alguém apresente depois um resultado positivo sólido.
Também podem estar tratando com mais cautela resultados dos quais ainda não têm 100% de certeza, ou preferir o caminho tradicional de publicar um artigo após revisão por pares, em vez de fazer ciência voltada à atenção pública.
Talvez não queiram postar um vídeo no YouTube e lidar com uma enorme interação, ou talvez tenham medo de estar errados.
Em aprendizado de máquina, depois de um grande anúncio, também aparecem artigos de baixa qualidade tentando ser “os primeiros”. Mas, no longo prazo, isso tem pouca importância, porque fazer um bom trabalho leva tempo.
Bons laboratórios não querem divulgar resultados ambíguos e pela metade; querem apresentar resultados abrangentes, definitivos e de alta qualidade, pelos quais possam se responsabilizar. É isso que faz a ciência avançar.
Muitos laboratórios devem estar pesquisando o LK-99, mas não publicarão esse tipo de análise malfeita.
A tradução do título é “Se a supercondutividade em temperatura ambiente for realmente reproduzida, eu como merda”. Depois disso, o tema esquentou no bilibili, e o primeiro vídeo de reprodução do LK-99 chegou a quase 10 milhões de visualizações.