Superkonduktor pada suhu ruang? Perkembangan baru
(science.org)- LK-99 menarik perhatian lewat klaim preprint bahwa ia menunjukkan superkonduktivitas pada suhu dan tekanan ruang, dan jika dapat direproduksi, hal ini dapat berdampak pada hampir semua bidang yang menggunakan elektromagnetisme
- Prosedur sintesisnya relatif sederhana sehingga berbagai laboratorium dapat memverifikasinya dengan cepat, tetapi sampel asli bersifat polikristalin dan tidak homogen, sehingga hasil reproduksi bisa berfluktuasi
- Video levitasi magnetik dari Huazhong University of Science and Technology di Tiongkok meningkatkan minat, tetapi sulit memastikan reproduksi superkonduktivitas suhu ruang akibat efek Meissner hanya dari video
- Perhitungan DFT baru dari Shenyang National Laboratory dan Lawrence Berkeley menunjukkan bahwa struktur LK-99 yang dilaporkan mungkin selaras dengan kemungkinan superkonduktivitas, dan mungkin tidak memerlukan fisika yang sepenuhnya baru
- Posisi substitusi tembaga, rapuhnya struktur elektronik, dan kemungkinan arah kristal masih menjadi persoalan, sehingga dibutuhkan sampel bulk yang bersih serta data verifikasi yang melampaui video media sosial
Klaim LK-99 dan sulitnya reproduksi
- LK-99 muncul melalui klaim preprint bahwa ia menunjukkan superkonduktivitas pada suhu jauh di atas suhu ruang dan pada tekanan atmosfer
- Material semacam ini adalah target yang sudah lama dikejar dalam ilmu material dan fisika materi terkondensasi, dan hingga kini umumnya dianggap sebagai sesuatu yang ada di fiksi ilmiah
- Jika benar-benar ada, bergantung pada kerapatan arus yang dapat diterima, ia dapat sangat meningkatkan aplikasi berbasis elektromagnetisme
- Klaim luar biasa membutuhkan bukti luar biasa, dan kasus seperti ini biasanya sering runtuh pada masalah reproduksibilitas
- Sintesis kali ini tidak terlalu kompleks dan tidak memerlukan material atau peralatan khusus, sehingga banyak laboratorium dapat segera mencoba mereproduksinya
- Namun, para penulis asli sendiri menyatakan bahwa sampelnya polikristalin dan tidak homogen, dan tidak ada jaminan bahwa metode pembuatan yang dilaporkan adalah metode yang sudah dioptimalkan
- Variabel reproduksi mencakup kemurnian bahan awal, keberadaan oksigen, ukuran partikel, laju pemanasan dan pendinginan, serta ukuran dan bentuk wadah
Masalah penulis preprint dan status makalah
- Preprint terkait muncul dalam waktu berdekatan, yaitu makalah dengan tiga penulis dan makalah dengan enam penulis
- Preprint tiga penulis kemungkinan akan ditarik karena salah satu penulis mengirimkannya tanpa berkonsultasi dengan sebagian penulis lain
- Makalah enam penulis sedang disiapkan untuk diajukan ke jurnal peer-review, dan preprint-nya sendiri sudah direvisi
- Situasi internal yang sebenarnya mungkin baru akan jelas setelah lebih banyak waktu berlalu
- Karena konteksnya adalah kemungkinan penemuan superkonduktor suhu ruang, ekspektasi dan kebingungan sama-sama meningkat
Klaim reproduksi dan video levitasi magnetik per 1 Agustus
- Per pagi 1 Agustus, ada laporan yang belum terverifikasi bahwa Huazhong University of Science and Technology di Tiongkok telah mereproduksinya
- Video yang dipublikasikan memperlihatkan benda yang mungkin merupakan sampel LK-99 melayang di atas magnet dan menunjukkan orientasi yang berbeda-beda terhadap magnet
- Perubahan orientasi ini adalah petunjuk penting
- Material paramagnetik sederhana pun dapat melayang dalam medan magnet yang cukup kuat
- Material diamagnetik seperti tetesan air atau katak juga dapat melayang
- Dalam kasus seperti ini, benda dapat kembali ke arah tertentu seperti jarum kompas
- Superkonduktor adalah diamagnet sempurna, berbeda karena ia mengecualikan medan magnet
- Efek Meissner adalah fenomena ketika material mendorong keluar medan magnet yang menembus bagian dalamnya saat menjadi superkonduktor pada suhu yang sesuai
- Video tersebut harus bergantung pada penjelasan pembuat dan pengunggahnya, dan masih ada penjelasan lain yang mungkin terjadi meski bukan superkonduktivitas suhu ruang
- Masih terlalu dini untuk menilai satu video saja sebagai reproduksi nyata
Kemungkinan yang ditunjukkan perhitungan DFT
- Dua preprint baru menggunakan data struktur sinar-X LK-99 yang dilaporkan sebagai titik awal, lalu memprediksi perilakunya dengan perhitungan teori fungsional kerapatan (DFT)
- Kedua perhitungan mencapai kesimpulan yang sangat mirip dan mengisyaratkan bahwa material seperti LK-99 dapat bekerja
- Ini perkembangan penting karena mungkin tidak perlu mengasumsikan fisika yang sepenuhnya baru untuk menjelaskan LK-99
- Perhitungan Griffin menemukan sekumpulan flat band terisolasi yang melintasi tingkat Fermi, dengan lebar pita maksimum sekitar 130 meV dan pemisahan dari pita valensi lainnya sebesar 160 meV
- Lebar pita yang sempit menunjukkan band yang berkorelasi kuat, dan band Cu-d khususnya sangat datar, dengan pelebaran band oleh ion oksigen di sekitarnya yang kecil
- Jika asumsi sebelumnya bahwa band flatness memicu superkonduktivitas benar, hasil ini mengisyaratkan fase superkonduktor yang lebih kokoh dan bersuhu lebih tinggi dibandingkan sistem superkonduktor suhu tinggi yang sudah dikenal
Struktur elektronik, posisi substitusi, dan arah kristal
- Dalam padatan, tingkat Fermi adalah energi teoretis ketika probabilitas elektron menempati tingkat energi tertentu menjadi 50%, dan mendekati posisi alami elektron konduksi yang dapat bergerak
- Elektron dalam padatan dimodelkan sebagai menempati berbagai band energi, dan terdapat band gap di antara band
- Pada isolator, tingkat Fermi berada di dalam band gap yang lebar sehingga sulit menghasilkan arus, sedangkan pada logam satu atau lebih band melintasi tingkat Fermi
- Makalah Griffin berpendapat bahwa hasil perhitungan berlaku ketika tembaga menggantikan posisi Pb(1) dalam struktur apatit timbal, seperti pada preprint asli
- Namun, tembaga tampaknya secara energetik lebih menguntungkan jika masuk ke posisi Pb(2), yang dapat membuat substitusi tembaga pada Pb(1) sulit diperoleh secara stabil
- Masalah posisi substitusi seperti ini dapat menyebabkan variabilitas dalam reproduksi LK-99 atau sulitnya memperoleh sampel bulk yang bersih
- Tim Shenyang juga melihat bahwa apatit timbal asli adalah isolator yang sangat baik, tetapi perubahan struktur akibat memasukkan atom tembaga sesuai dengan data eksperimen dalam preprint Korea dan menghasilkan transisi besar ke keadaan logam
- Perhitungan Shenyang menemukan flat band yang setengah terisi dan flat band yang terisi penuh di sekitar tingkat Fermi, dan menilai keduanya penting untuk menyelidiki superkonduktivitas yang dilaporkan
- Tim ini memprediksi bahwa mengganti atom emas pada posisi Pb(1) dapat menghasilkan material dengan sifat serupa
- Preprint Shenyang melihat bahwa unit PO4 di sekitar deret silindris yang dibentuk oleh atom Pb2 menunjukkan sifat isolator, sementara kanal konduksi yang hampir satu dimensi terbentuk sepanjang sumbu c melalui atom O2 dengan okupansi 1/4
- Empat VHS diamati pada dua flat band, yang menunjukkan bahwa sifat elektronik dapat rapuh terhadap distorsi struktur pada suhu rendah
- Jika LK-99 kristal tunggal dapat dibuat, ada kemungkinan superkonduktivitas hanya muncul pada satu sumbu kristal
- Jika kabel dihubungkan ke dua permukaan tertentu yang saling berhadapan, superkonduktivitas bisa terlihat, tetapi mungkin tidak terlihat pada permukaan lain
- Pada material superkonduktor yang sudah ada pun, batas butir sangat memengaruhi efisiensi, dan sampel polikristalin LK-99 dapat kurang menguntungkan untuk menunjukkan efek yang kuat
Penilaian saat ini
- Perhitungan dari Shenyang dan Lawrence Berkeley adalah perkembangan positif, dan membuat LK-99 sampai batas tertentu keluar dari wilayah “tidak dapat dijelaskan”
- Jika memerlukan fisika baru, standar pembuktiannya menjadi jauh lebih tinggi, tetapi perhitungan kali ini menunjukkan kemungkinan bahkan dalam kerangka teori yang sudah ada
- Diperlukan lebih banyak data reproduksi, dan bukti yang melampaui video media sosial harus muncul
- Sejauh ini, ini adalah kandidat superkonduktivitas suhu dan tekanan ruang paling meyakinkan yang pernah dilihat dunia, dan beberapa hari serta minggu ke depan akan sangat penting
1 komentar
Opini Hacker News
Sulit membayangkan dampak dari titik belok tempat kita berada sekarang. Bahkan tadi malam pun sulit dijelaskan, tetapi mungkin kita sedang menyaksikan awal era peralihan teknologi yang mirip dengan saat sambungan p-n ditemukan
Dari sudut pandang tahun 1940-an, teknologi masa kini pasti sulit dibayangkan. Transmisi energi tanpa rugi, baterai yang tidak perlu waktu pengisian, hingga CPU yang jauh lebih cepat dan tidak membakar paha bisa saja menjadi mungkin. Apakah sekarang kita bisa mendapat mobil terbang?
Logam, terutama tembaga, sudah merupakan konduktor yang luar biasa bagus
Sekarang usia saya hampir 50, jadi kalau menaikinya mungkin saya akan jatuh dan mati, tapi rasanya tetap akan saya coba sekali
Saat melihat prediksi bahwa “mengganti atom emas pada posisi Pb(1) dapat menghasilkan material dengan sifat yang sangat mirip”, saya terpikir hal konyol karena material dasarnya adalah apatit timbal
Para alkemis Abad Pertengahan yang mencoba mengubah timbal menjadi emas ternyata arahnya terbalik; mungkin justru doping emas ke dalam timbal yang menjadi terobosannya :-)
Ada video replikasi baru dari Tiongkok
https://twitter.com/lereguy/status/1686363900651151360
Menarik, tetapi saya berusaha tetap tenang. Semoga sukses untuk semua yang terlibat
Saya tidak menyangka sains bisa menjadi olahraga tontonan yang semendebarkan ini
Nuansanya seperti persaingan mematikan, demonstrasi bernuansa publisitas, dan kebanggaan pribadi, institusi, serta negara dipertaruhkan di setiap perkembangan baru
Jadi menurut saya MRI, fusi nuklir, dan mungkin juga perangkat elektromekanis seperti generator atau motor akan sulit
Hasil DFT jelas menarik, tetapi perlu saya tekankan bahwa latar belakang saya adalah fisika materi terkondensasi eksperimental untuk material seperti ini, bukan teori. Sepemahaman saya, pita datar yang menjadi inti kesimpulannya mungkin merupakan syarat perlu untuk superkonduktivitas seperti yang dikatakan para penulis, tetapi bukan syarat cukup
Dalam fisika materi terkondensasi eksperimental, kadang dapat diterima untuk melakukan eksperimen yang bagus lalu menambahkan “landasan teoretis” yang masih mentah demi menenangkan penelaah. Jadi saya tidak akan terkejut jika superkonduktivitas yang sebenarnya muncul ternyata sama sekali tidak terkait dengan mekanisme yang diajukan dalam makalah. Saya ingin melihat karakterisasi yang lebih kuat, dan berharap laboratorium yang melakukan replikasi melihat bagian-bagian kuncinya
Namun pengetahuan itu berasal dari sekitar 20 tahun lalu, dan meski ada makalah PRB dari penulis pertama, jangan lebih percaya pada saya daripada peneliti aktif. Tetap saja, saya tidak sepenuhnya buta soal ini
Ini bisa menjelaskan mengapa sintesisnya sulit. Simulasi semacam ini tidak sempurna, tetapi ketika eksperimen memberi arah dan korelasinya kuat, itu bisa menjadi pertanda baik bahwa kita memperoleh penjelasan mekanistik atas fenomenanya
Senang melihat bukan hanya saya yang menganggap pracetak perhitungan DFT ini cukup menjanjikan
Namun ini juga menunjukkan bahwa mencapai substitusi yang diinginkan sangat sulit. Terutama, pendekatan yang diusulkan beberapa orang—“hancurkan senyawanya lalu pisahkan”—kemungkinan besar tidak akan berhasil. Sebab heterogenitasnya ada di dalam kristal yang sama, dan Cu masuk ke posisi Pb {1} itu baik, tetapi jika masuk ke posisi Pb {2} itu buruk
Jadi metode sintesis yang sangat memutar yang disukai para penulis—mereaksikan tembaga fosfida dengan lanarkite sehingga menghasilkan banyak produk samping tembaga sulfida—mungkin memang diperlukan untuk memunculkan sifat yang menarik. Sekarang setelah kita mulai punya gambaran apa yang harus dicari, mungkin kita juga bisa menurunkan metode sintesis lain dengan mempertimbangkan jenis substitusi tembaga apa yang harus dicapai dan cara menentukan apakah itu tercapai
Tentu masih ada kemungkinan semua ini adalah kesalahan besar, tetapi sekarang harus ada beberapa kesalahan yang saling terkait sekaligus. Jika mengikuti hipotesis ini, bisa butuh waktu lama sampai substitusi selektif yang diperlukan tercapai pada sampel bulk berkualitas tinggi, jadi saya tidak berharap akan ada banjir teknologi baru dalam waktu dekat
Flat band bisa berarti banyak hal, dan struktur kristal yang diasumsikan Griffin mungkin dipilih karena tampak paling mungkin. CMTC juga menilai makalah Griffin tidak terlalu mengubah keadaan dan reprodusibilitasnya masih rendah: https://twitter.com/condensed_the/status/1686373904044949504...
Saya tidak terlalu kuat diyakinkan, tetapi ini jelas bukan tidak ada apa-apa
Apakah itu cuma omong kosong? https://twitter.com/iris_IGB/status/1685322871306928128
Saya ingin melihat seperti apa volume pesanan harian timbal(II) oksida dan bubuk tembaga fosfida di situs rantai pasok Sigma Aldrich minggu lalu
Saya terkejut media arus utama tampaknya mengabaikan ini sekarang. Saya mencari LK-99 di Google News dan tidak ada artikel dari media besar; hasil pencarian NYTimes malah artikel tahun 1974
Terutama karena bagian terakhir itu, menurut saya bagus mereka menahan diri. Bahkan belum jelas apakah ini akan menjadi lebih dari sekadar “sebagian ilmuwan mungkin telah membuat kesalahan besar, atau mungkin tidak”. Sekarang setelah beberapa tim mengatakan ini mungkin atau sudah terjadi, sepertinya artikel media arus utama juga akan mulai bermunculan. Ini bukan diabaikan, melainkan hati-hati, dan para jurnalis sains pasti sedang mengawasinya seperti elang
Media bereputasi baik itu bagus karena menjadi filter tepercaya untuk menyaring kebisingan internet. Rumor awal saya lihat di situs-situs seperti ini, sedangkan konten yang sudah disaring, dirapikan, dan difokuskan saya lihat di sana
Makalah aslinya adalah dua makalah yang diunggah ketika belum jelas apakah publikasi arXiv diterima luas di bidang ini, sementara jurnalisme sains biasanya menunggu makalah peer-review di jurnal ternama. Beberapa media spesialis sudah membahasnya, dan In The Pipeline milik Derek Lowe juga bisa dimasukkan ke kategori itu
[1] Contoh: https://nitter.net/i/status/1686373516286005248 — menjelaskan mengapa bahkan makalah-makalah konfirmasi teoretis terbaru pun kurang meyakinkan
Berhasil atau tidak, ini punya nilai berita. Misterinya, latar manusiawinya, upaya reproduksi oleh Argonne, Tiongkok, dan ilmuwan independen saja sudah menjadi tumpukan topik menarik yang bisa langsung dijadikan artikel
Yang lebih aneh, NYT menulis artikel tentang pencabutan makalah superkonduktor Dias. Makalah itu bahkan tidak masuk radar saya karena saya tidak tertarik kecuali itu superkonduktor yang akan menjadi lompatan besar untuk aplikasi praktis
Sebenarnya mereka sedang apa?
Tidak adil mengatakan media arus utama mengabaikannya. Penemuan yang mungkin ini secara harfiah baru saja terjadi, dan kombinasi antara visibilitas rendah serta kehati-hatian terhadap bukti membuatnya belum diliput
Upaya reproduksi yang gagal: transport semikonduktor pada Pb10-xCux(PO4)6O yang disinter dari Pb2SO5 dan Cu3P
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2307/2307.16802.pdf
Orang-orang menggunakan fakta ini untuk menyerang bidang seperti riset kanker, tetapi sayangnya ini adalah masalah mendasar dalam sains. Makalah ilmiah bukanlah kristalisasi kebenaran yang telah disuling, melainkan lebih mirip commit dari pekerjaan yang sedang berjalan. Jika menunggu publikasi sampai semua detail diketahui, penemuan ilmiah akan melambat seperti siput dan banyak sekali penemuan akan terlewat
Mereka menguji material yang berbeda
Oh, citation needed benar-benar terjadi ya