- Dua preprint rXiv tentang LK-99 mengklaimnya sebagai “superkonduktor suhu kamar dan tekanan ambien”, dengan suhu kritis dikemukakan setinggi 127°C, lebih tinggi dari titik didih air
- Metode sintesisnya adalah mencampur lanarkite dan Cu3P dengan rasio 1:1 lalu memanaskannya pada 925°C di dalam tabung kuarsa vakum, sehingga banyak laboratorium riset material padat dapat segera mencoba mereproduksinya
- Bukti yang diajukan mencakup difraksi sinar-X, EPR, efek Meissner, perubahan resistansi yang tajam pada suhu kritis, serta grafik I-V menurut suhu dan medan magnet; apakah hasilnya dapat direproduksi adalah kunci penilaian
- LK-99 saat ini merupakan material polikristalin dan mungkin tidak dapat membawa arus besar dalam keadaan superkonduktor pada suhu tinggi, sehingga potensi penerapan industrinya masih belum pasti
- Jika hasilnya benar, pencarian material berbasis sumur kuantum bisa dipercepat dan berdampak besar pada bidang seperti listrik, magnet, dan motor listrik, tetapi hingga diverifikasi kemungkinan gagal tetap ada
Klaim LK-99 sebagai superkonduktor suhu kamar dan tekanan ambien
- Dua preprint rXiv telah dipublikasikan, dan salah satunya berjudul “The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor” yang mengklaim superkonduktor suhu kamar dan tekanan ambien
- Naskah baru dari tim yang sama juga telah terbit di jurnal akademik Korea dan tampaknya memuat lebih banyak data
- Terlepas dari perbedaan pendapat internal, para penulis tetap pada posisi bahwa mereka benar-benar telah memperoleh superkonduktor suhu kamar yang mereka klaim
- Sejumlah laboratorium sedang menjalankan eksperimen reproduksi, dan “preprint dengan 3 penulis” mungkin akan ditarik sementara “preprint dengan 6 penulis” sedang direvisi menjadi naskah untuk pengajuan penelaahan jurnal
Struktur material dan prosedur sintesis
- LK-99 adalah material berbasis timbal yang didoping tembaga, dengan komposisi yang diajukan sebagai Pb10-xCux(PO4)6O
- Sintesis dimulai dari tahap menyiapkan lanarkite, Pb2(SO4)O, mineral yang dikenal baik dari oksida timbal dan sulfat timbal
- Secara terpisah, unsur tembaga dan fosfor digunakan untuk menyiapkan copper phosphide, Cu3P
- Kedua material digerus dan dicampur dengan rasio 1:1, lalu disegel dalam tabung kuarsa yang telah divakumkan dan dipanaskan pada 925°C untuk menghasilkan LK-99, material polikristalin gelap
- Strukturnya sangat mirip dengan apatite, mineral fosfat yang telah dikenal baik, tetapi atom timbal tertentu dalam kisi digantikan oleh tembaga sehingga sel satuan kristalografinya sedikit mengecil
Mekanisme superkonduksi yang diusulkan dan bukti eksperimen
- Para penulis memandang bahwa struktur yang terdistorsi dan berada di bawah tegangan menciptakan banyak sumur kuantum antara atom timbal tertentu dan oksigen gugus fosfat, yang pada dasarnya membentuk gas elektron dua dimensi
- Mekanisme yang diusulkan menyatakan bahwa superkonduktivitas muncul ketika elektron melakukan tunneling di antara sumur kuantum yang berjarak 3.7~6.5Å
- Untuk mendukung hipotesis ini, disertakan berbagai data seperti difraksi sinar-X dan EPR
- Fenomena yang seharusnya terkonfirmasi bila memang superkonduktor juga ditampilkan
- Efek Meissner: penolakan medan magnet
- Perubahan resistansi yang tajam pada suhu kritis
- Grafik arus-tegangan pada berbagai suhu dan kuat medan magnet, yaitu grafik I-V
- Jika data-data ini dapat direproduksi, maka superkonduktivitas LK-99 akan sulit diragukan
Mengapa ini bisa segera dipastikan
- Prosedur sintesis LK-99 relatif langsung sehingga laboratorium riset material padat di seluruh dunia dapat segera mencoba mereproduksinya
- Prosedurnya sendiri cukup mudah diikuti sehingga sampel pertama dapat segera keluar dari wadah kuarsa
- Klaim superkonduktor serupa sejauh ini runtuh saat ditelaah cermat, dan makalah dari kelompok riset superkonduktor Rochester juga menghadapi penarikan tambahan akibat dugaan manipulasi data
- Kasus-kasus sebelumnya memerlukan peralatan yang sangat khusus untuk pembuatan dan evaluasi, tetapi laporan kali ini berbentuk klaim yang kemungkinan besar akan cepat runtuh atau cepat terbukti
- Seperti kasus penemuan superkonduktor pada 1987, ini bisa segera memasuki fase verifikasi dalam waktu singkat
Keterbatasan industri dan potensi dampak
- Belum pasti apakah LK-99 sendiri akan menjadi material industri berskala besar
- Berdasarkan data karakteristiknya, LK-99 tidak dapat membawa banyak arus dalam keadaan superkonduktor pada suhu tinggi, padahal itu merupakan sifat kunci bagi banyak aplikasi
- Superkonduktor lain juga umumnya cenderung mengalami penurunan densitas arus saat suhu mendekati suhu kritis
- LK-99 yang disintesis adalah material polikristalin, dan sambungan antarwilayah kristal yang berbeda dapat sangat memengaruhi densitas arus
- Jika superkonduktor sumur kuantum memang benar bekerja dengan cara seperti ini, riset berskala besar bisa terfokus pada apakah sintesis dan manufaktur yang lebih canggih dapat meningkatkan densitas arus
- Jika hasilnya dapat direproduksi, fakta bahwa “material seperti ini bisa ada” saja sudah menjadi titik balik besar
- Jika superkonduktor suhu kamar yang tangguh dengan densitas arus tinggi menjadi mungkin, hampir semua bidang yang bergantung pada listrik dapat terdampak, termasuk pembangkitan dan transmisi daya, antena, penyimpanan energi, aplikasi magnet, pembangkit fusi, dan motor listrik
- Saat ini LK-99 mungkin bukan material akhir seperti itu, atau belum, dan tetap ada kemungkinan bahwa ini bukan apa-apa
1 komentar
Komentar Hacker News
Ringkasan makalah aslinya sangat berguna
Para penulis berpendapat bahwa struktur deformasi/tegangan menciptakan banyak sumur kuantum di antara atom timbal tertentu dan oksigen gugus fosfat yang berdekatan, yang pada dasarnya membentuk gas elektron dua dimensi
Mereka mengusulkan bahwa tunneling elektron di antara sumur-sumur kuantum yang berjarak 3,7~6,5 Å adalah mekanisme superkonduktivitasnya
Saya bukan ahli fisika zat padat yang cukup mumpuni untuk menilai usulan ini, tetapi bagus bahwa mereka menyajikan mekanisme terperinci yang dapat diverifikasi lewat eksperimen, serta melampirkan cukup banyak data seperti difraksi sinar-X dan EPR
Mereka juga menyajikan perilaku yang seharusnya ditunjukkan superkonduktor, seperti efek Meissner, perubahan resistansi yang tajam pada suhu kritis, serta kurva arus-tegangan berdasarkan suhu/medan magnet
Jika data ini dapat direproduksi, tampaknya sulit untuk meragukan superkonduktivitas material ini
Membuktikan bahwa sesuatu adalah superkonduktor jauh lebih mudah dan lebih penting daripada membuktikan mengapa ia menjadi superkonduktor
Namun, menyusun teori kerja untuk superkonduktivitas suhu ruang juga kemungkinan besar layak mendapat Nobel, jadi para fisikawan teoretis mungkin sekarang sedang berlari menuju papan tulis
Dari sudut pandang seseorang yang pernah cukup banyak bekerja di bidang fisika zat padat, saya berharap ada mekanisme pembentukan pasangan elektron dalam penjelasannya
Tunneling sederhana antarsumur kuantum sudah menjadi topik umum sejak era “metamaterial” tahun 80–90-an
Meski begitu, kurva pengukuran tidak berbohong, dan saya juga belum terus mengikuti bidang ini, jadi saya ingin mendengarkannya dengan pikiran terbuka. Saya benar-benar berharap revolusi superkonduktor datang
Lebih baik lagi, ini adalah klaim besar, sehingga akan menjadi contoh untuk menunjukkan bagaimana epistemologi bekerja dalam sains, khususnya apa arti reproduksi
Saya ingin tahu apakah suatu hari nanti ini bisa digunakan pada lapisan distribusi daya/clock chip semikonduktor tanpa pendinginan besar-besaran
New Scientist mendapatkan jawaban dari para penulis dan beberapa pakar: https://www.newscientist.com/article/2384782-room-temperatur...
Kim hanya tercatat sebagai salah satu penulis pada salah satu makalah arXiv, sementara makalah lainnya ditulis oleh rekan-rekannya di Quantum Energy Research Centre Korea, dan sebagian dari mereka juga mengajukan paten LK-99 pada Agustus 2022
Kedua makalah menyajikan pengukuran yang serupa, tetapi Kim mengatakan makalah kedua memiliki “banyak cacat” dan diunggah ke arXiv tanpa izinnya
Pakar lain yang dihubungi New Scientist juga skeptis terhadap hasil dan datanya, dan khawatir sebagian hasil dapat dijelaskan oleh kesalahan prosedur eksperimen serta cacat pada sampel LK-99
Jika benar, mengejutkan bahwa penemuan seperti ini disimpan lebih dari 2 tahun
Pembaruan: Nama LK-99 juga tampaknya berasal dari para penemunya, Dr. Lee dan Dr. Kim, serta tahun penemuannya, 1999, sehingga mungkin ada sejarah yang lebih panjang: https://kr.linkedin.com/in/ji-hoon-kim-03508b80
Saya bukan fisikawan spesialis superkonduktor, tetapi sudah cukup dekat mengikuti bidang ini sejak tahun 90-an
Mungkin akan terungkap dalam 1–2 minggu ke depan. Untuk eksperimen yang semudah ini direproduksi, taruhannya terlalu besar sehingga tampaknya tidak ada alasan untuk butuh waktu lebih lama dari itu
Seorang peneliti di Reddit menilai ini kemungkinan besar bukan superkonduktivitas, melainkan artefak pengukuran
Ia mengatakan mereka bukan menipu, tetapi tampaknya tidak memahami apa yang sedang mereka lihat
Dari item dan metode pengukurannya, mereka dinilai tidak memahami dengan baik prosedur standar karakterisasi superkonduktor, dan dari analisis/diskusinya mereka juga tampak kurang memiliki pengetahuan ilmiah tentang teori latar belakang
Kritiknya, kedua makalah itu lebih dekat ke sains yang buruk daripada niat jahat, dan sekalipun klaimnya benar, itu tetap sains yang buruk
Klaim serupa tidak jarang, dan ia juga memberi contoh makalah yang hilang tanpa hasil apa pun beberapa tahun lalu: https://doi.org/10.48550/arXiv.1807.08572
https://www.reddit.com/r/worldnews/comments/159g2k4/comment/...
Pernyataan sebelumnya bahwa grafit juga bisa melakukan hal yang sama menurut saya tidak benar
Grafit bisa menolak medan magnet, tetapi akan tergelincir dan jatuh, sehingga dalam eksperimen diamagnetik beberapa magnet dipakai untuk menahannya tetap di tempat
Dalam video, benda itu tidak tampak tergelincir ke suatu arah, jadi menurut saya video tersebut bukan menunjukkan diamagnetisme
https://sciencecast.org/casts/suc384jly50n
Edit: Setelah melihat lagi, tampaknya benda itu tertahan pada salah satu sudut dan sudut tersebut selalu mengarah ke luar magnet, jadi saya mulai berpikir itu mungkin saja hanya diamagnetisme. Akan bagus jika seseorang yang punya karbon pirolitik mengujinya
Edit2: 99% video diamagnetisme di YouTube memakai beberapa magnet, dan video yang menunjukkan diamagnetisme pada magnet kutub tunggal hanya berisi kasus yang tidak bekerja: https://youtu.be/D-tW8_SRW3g
Menurut saya ini lebih dari sekadar karbon pirolitik biasa
Di makalah pertama, mereka mengklaim mengukur resistansi nol pada skala mikrovolt, tetapi secara hati-hati tidak menampilkan keseluruhan kurva resistansi-suhu
Jika melihat kurva yang lebih lengkap di makalah kedua, bahkan di bawah Tc tampak perubahan besar; saya bertanya-tanya bagaimana resistansi bisa berubah besar dalam keadaan superkonduktor beresistansi nol
Pada Gambar 1c di makalah 1 juga terlihat noise besar pada keadaan ohmik, dan pada medan magnet 0 tampak seperti isolator dengan resistansi meningkat saat suhu turun, tetapi ketika diberi medan magnet tampak seperti logam. Ada sesuatu yang salah dengan pengukurannya
Menetapkan 400K sebagai suhu superkonduksi juga aneh. Itu tepat cocok dengan batas atas yang bisa diukur sistem MPMS, jadi tidak terlihat sepenuhnya kebetulan
Tentu saja seharusnya mereka mengukur hingga suhu yang jauh lebih tinggi dengan perangkat tambahan oven, dan memverifikasi hasilnya bersama kolaborator dari lab lain
Untuk pengukuran ZFC-FC, 10 gauss adalah medan magnet yang sangat kecil, dan jika Tc berada di atas 400K, diperlukan data suhu yang lebih tinggi untuk menunjukkan sesuatu terkait transisi fase
Klaim bahwa mereka mengukur kerapatan keadaan juga sama sekali tidak dibenarkan, bahkan tidak ada sitasi. Saya tidak tahu bagaimana itu bisa dipercaya
Secara keseluruhan, data dan cara penyajian makalahnya sendiri ceroboh. Kalau mereka benar-benar membuat temuan terobosan, rasanya mereka akan lebih berhati-hati
Jika diringkas dari sudut pandang non-ahli, jika ini memang superkonduktor dan pengukurannya akurat, maka Gambar 5 berarti sampel harus sepenuhnya murni agar menjadi superkonduktor
Namun bagian lain makalah justru mengarah pada kesimpulan bahwa sampel harus memiliki pengotor
Jadi cukup besar kemungkinannya ini bukan superkonduktor, atau pengukurannya salah, atau mungkin keduanya
Mereka juga tidak pernah benar-benar menaikkan hingga suhu kritis dan menunjukkan efek Meissner penuh, jadi jika pengukurannya keliru, bagaimanapun ini hanya menjadi bukti diamagnetisme, bukan bukti superkonduktivitas
https://www.reddit.com/r/worldnews/comments/159g2k4/comment/...
Gambar 1b menunjukkan resistivitas pada suhu yang tidak diketahui. Mereka mengalirkan arus dan mengukur tidak ada penurunan potensial; pertama-tama mereka harus menyebutkan suhunya, lalu berikutnya mengukurnya sebagai fungsi suhu
Intinya adalah resistansi turun menjadi 0 pada suhu kritis, tetapi yang mereka tunjukkan hanyalah bahwa kontak tempat memasukkan arus mungkin terputus
Menurut standar saya, ini tidak lolos verifikasi dasar. Di Reddit saya juga menjelaskan mengapa menurut saya ini tidak masuk akal
Satu-satunya cara ini bisa berlaku adalah jika semuanya direkayasa, dan kalau begitu kita harus membuka semua kemungkinan
Bagian lain tidak begitu saya pahami sehingga sulit berkomentar, tetapi 1b sudah berada pada level tidak masuk akal bahkan dengan sedikit pengetahuan, jadi kebenaran sisanya juga sangat meragukan
Saya tidak tahu seberapa besar artinya, tetapi ia menyatakan bahwa ia “meneliti mekanisme MIT pada sistem berkorelasi kuat, mekanisme Tc tinggi pada superkonduktor kuprat, perangkat MIT, dan transistor kuantum”
https://www.quora.com/profile/Hyun-Tak-Kim?share=1
Hal menarik yang saya lihat di Twitter: pada kedua makalah yang dipublikasikan, dua penulis pertamanya sama-sama “Lee” dan “JH Kim”, dan nama mereka terkait dengan nama material LK-99
Makalah pertama dipublikasikan oleh YW Kwon dengan menempatkan dirinya sebagai penulis ketiga, sedangkan makalah kedua dipublikasikan beberapa jam kemudian oleh Hyun-Tak Kim dengan menempatkan dirinya sebagai penulis ketiga
Mengingat Hadiah Nobel hanya bisa mencantumkan maksimal 3 orang, mungkin semua orang melihat hasil ini sebagai layak Nobel, dan makalah-makalah ini bisa jadi tidak cukup matang atau tidak cukup ketat karena drama/persaingan publikasi
Mungkin YW Kwon mempublikasikannya tanpa izin agar namanya tercantum, dan karena itu Hyun-Tak buru-buru mengunggah versinya sendiri beberapa jam kemudian
Teringat makalah sekitar 10 tahun lalu yang mengklaim telah mengukur neutrino yang lebih cepat daripada cahaya
Saat itu para penulisnya menyatakan dengan jelas kira-kira begini: “Kami mungkin salah, tetapi kami tidak tahu di mana letak kesalahannya. Bagaimana jika kami benar dan telah menjungkirbalikkan teori relativitas?”
Pada akhirnya itu adalah kesalahan pengukuran [1]
Yang ini juga bisa saja demikian, tetapi fakta bahwa para penulis utama merilis makalah dalam dua versi, dan salah satunya hanya mencantumkan 3 nama—tampaknya karena Hadiah Nobel hanya diberikan kepada maksimal 3 orang—membuatnya terlihat kurang rendah hati atau kurang rentan dibanding kasus waktu itu
Meski begitu, saya berharap mereka benar
[1] https://www.nature.com/articles/nature.2012.10099
Ini memang mirip dengan silsilah panjang klaim “kali ini benar-benar superkonduktor pada suhu dan tekanan standar!”, tetapi berbeda dari penemuan yang bertentangan dengan model fisika saat ini
Thread “The first room-temperature ambient-pressure superconductor?” yang sudah banyak di-upvote dan dibahas masih baru saja terdorong ke halaman 2: https://news.ycombinator.com/item?id=36864624
Namun topik ini luar biasa menarik dan masih berlangsung, dan ulasan Lowe biasanya disambut baik serta mendapat respons bagus di HN, jadi kali ini duplikasi sampai batas tertentu tampaknya bisa dibenarkan
Video yang menunjukkan efek Meissner ini tampaknya paling mudah direproduksi: https://sciencecast.org/casts/suc384jly50n
Cukup kirim sampelnya ke lab lain dan letakkan di atas magnet besar
Sejauh yang saya tahu, penjelasan untuk fenomena seperti ini adalah superkonduktivitas suhu ruang atau diamagnetisme kuat; bahkan jika yang terakhir, itu tetap cukup keren
https://scitoys.com/scitoys/scitoys/magnets/pyrolytic_graphi...
https://youtu.be/Wk3seHNmNs8
Jika material ini diperkirakan bisa disintesis dengan relatif mudah, saya penasaran mengapa kelompok peneliti aslinya tidak memverifikasi salah satu sampel mereka ke lembaga independen eksternal sebelum mengunggahnya ke arXiv
Apakah ada situasi internal atau tekanan yang membuat mereka harus mempublikasikannya sekarang?
Entah apakah mereka bekerja diam-diam selama 2 tahun setelah mengajukan paten tetapi buru-buru mempublikasikannya karena risiko kebocoran membesar, atau mereka sudah mendapat konfirmasi independen eksternal tetapi merasa tidak perlu membagikannya karena yakin semua orang akan segera bisa mereproduksinya
Kalau tidak, rasanya mereka seharusnya menyiapkan 100 sampel terlebih dahulu untuk dikirim ke siapa pun yang ingin memverifikasinya
Orang luar independen yang mereka pilih tampaknya Hyun-Tak Kim
Sekarang sudah terbuka sehingga semua orang bisa mengujinya, jadi kalau ini benar, kita akan segera tahu
Jika mereka khawatir soal kebocoran, ini juga langkah cerdas karena mereka memegang kendali atas pemberitaannya
Satu hal aneh yang belum banyak dibahas adalah bahwa kapasitas panas LK-99 yang dilaporkan menurun di atas 250K. Ini cukup tidak lazim, dan saya penasaran apakah sudah ada penjelasan tentang hal itu
“Saya bekerja di bidang ini, dan kami sama sekali tidak percaya ini. Dataset pada Gambar 4(b) juga patut dilihat. Kapasitas panas yang kembali menurun pada suhu tinggi sangat tidak lazim. Pada suhu rendah itu bisa terjadi, tetapi tidak pada suhu tinggi. Secara pribadi, saya menduga para penulis mengukur isolator, sehingga tidak ada arus yang mengalir dan karenanya tidak ada tegangan yang muncul (pengukuran 4-terminal). Maka itu bisa terlihat seperti superkonduktor. Namun jika arus, yaitu tegangan yang diterapkan, dinaikkan, breakdown isolasi bisa terjadi sehingga arus mulai mengalir. Itu menjelaskan kenaikan tajamnya”
Yang paling aneh adalah, materi ini tampaknya sudah dikembangkan beberapa tahun lalu, video potongan yang melayang sudah diunggah 3 bulan lalu, dan produksi sampel tambahan juga tampaknya mudah, tetapi makalahnya terbaca seperti dibuat terburu-buru dalam waktu kurang dari seminggu
Memang mungkin bahasa Inggris bukan bahasa ibu mereka, tetapi cara penyajian gambarnya juga kurang baik
Rasanya juga tidak seperti mereka melakukan eksperimen berkualitas tinggi selama periode itu. Kalau menemukan materi ajaib yang bisa mengubah dunia, rasanya mereka seharusnya berusaha jauh lebih keras untuk secepat mungkin melakukan eksperimen yang baik dan menerbitkan makalah yang baik
Video berkualitas rendah dan grafik yang serampangan mengingatkan pada penipuan Victor Ninov
Mana yang punya insentif lebih besar untuk membuat dirinya terlihat semeyakinkan mungkin: penipu, atau calon peraih Nobel yang memegang paten atas teknologi yang mengguncang dunia?
Yang pertama butuh pembaca untuk percaya agar penipuannya berhasil, sedangkan yang kedua tidak terlalu perlu karena kebenaran akan segera menjadi jelas dengan sendirinya
Tujuannya bisa untuk menyembunyikan sesuatu, baik datanya palsu maupun asli
Jika ini palsu, saya penasaran dengan cerita di baliknya. Meski tidak disengaja, karier pihak-pihak terkait akan terkena dampak serius; kalau disengaja, rasanya akan sampai pada level “cari pekerjaan di bidang lain”
Kalau disengaja, bagaimana mereka bisa berpikir bahwa itu tidak akan ketahuan? Kalau tidak disengaja, bagaimana mereka bisa mengumumkan klaim sehebat ini tanpa benar-benar yakin tentang apa yang sedang terjadi?
Kalau ini karena “perlombaan publikasi”, mengapa mereka tidak menekankan hal itu besar-besaran di makalah, dan mengisinya dengan petunjuk serta reservasi? Apalagi, melihat komentar ini, setidaknya terdengar seperti sudah disimpan cukup lama
Semua opsi tampak tidak masuk akal, tetapi pada akhirnya salah satunya pasti benar. Demi semua orang, saya berharap isinya memang benar seperti tertulis