- Pada apatite timbal tersubstitusi tembaga (CSLA), keluarga LK-99, teramati histeresis M-H di bawah 250 K dan pemisahan ZFC-FC di atas 300 K, sehingga kemungkinan adanya efek Meissner dekat suhu ruang masih terbuka
- Untuk mengurangi feromagnetisme akibat doping tembaga berlebih, tim peneliti memilih komposisi Pb9.1Cu0.9(PO4)6S dan membuat sampel melalui kopresipitasi, perlakuan hidrotermal, serta kalsinasi dalam atmosfer argon dan oksigen
- Pada 25 Oe, semua kurva M-T menunjukkan diamagnetisme, tetapi pada 200 Oe berubah menjadi paramagnetik, selaras dengan Hc1 sekitar 30 Oe dari eksperimen serapan gelombang mikro medan rendah sebelumnya
- Dalam pengukuran M-H, sinyal pada rentang ±500 Oe di 250 K, 200 K, dan 100 K umumnya paramagnetik, tetapi di bawah 10 Oe teramati loop histeresis khas superkonduktor
- Komponen aktif di dalam sampel sangat kecil sehingga sinyalnya sangat lemah, dan bahkan pada XRD masih ada kemungkinan gangguan dari oksida sisa dan sulfida tembaga, sehingga diperlukan sintesis yang dapat diskalakan dengan komponen aktif yang lebih banyak
Tujuan eksperimen untuk memverifikasi efek Meissner
- Diamagnetisme sempurna, yaitu efek Meissner, merupakan salah satu kriteria dasar untuk mengevaluasi kandidat superkonduktor
- Penilaian efek Meissner biasanya memerlukan dua pengamatan berikut secara bersamaan
- Kurva M-T diamagnetik dengan pemisahan antara pengukuran ZFC dan FC
- Loop histeresis M-H khas superkonduktor dengan medan kritis yang jelas di bawah suhu kritis
- Apatite timbal tersubstitusi tembaga (CSLA), atau LK-99, telah disebut sebagai kandidat superkonduktor suhu ruang, tetapi efek Meissner penuh masih belum terkonfirmasi
- Fokus penelitian ini adalah pada pengamatan langsung histeresis arus searah (dc) yang belum memadai dalam laporan-laporan sebelumnya
- Lee dkk. melaporkan diamagnetisme besar, tetapi Habamahoro dkk. menafsirkannya sebagai berasal dari Cu2S
- Dalam pengukuran dc sebelumnya tidak ada loop histeresis penting, dan ada kasus yang hanya teramati dalam kondisi gelombang mikro
Pembuatan sampel dan prosedur pengukuran magnetisasi
- Untuk mengurangi sinyal feromagnetik, sampel Pb9.1Cu0.9(PO4)6S dengan doping tembaga yang disesuaikan dirancang dan dibuat
- Proses pembuatannya dilakukan dalam urutan berikut
- Mencampurkan fosfat dan timbal sulfida dalam larutan berair melalui kopresipitasi
- Pemanasan bertekanan pada 180°C selama 24 jam pada pH 8
- Kalsinasi pada 900°C selama 8 jam dalam atmosfer argon
- Setelah suhu diturunkan ke 500°C, dilakukan kalsinasi tambahan selama 48 jam dalam atmosfer oksigen murni
- Pendinginan hingga suhu ruang dalam keberadaan oksigen
- Menurut penelitian sebelumnya, bahkan dengan metode sintesis terbaru, komponen superkonduktor dalam CSLA masih sangat kecil, dan medan kritisnya lemah, pada kisaran puluhan Oe
- Karena sinyal paramagnetik yang kuat dapat menutupi kemungkinan superkonduktivitas pada medan rendah, kemurnian sampel sangat penting, tetapi menurunkan rasio doping tembaga juga dapat melemahkan sinyal yang diamati
- Karena efek memori yang kuat dari fase kaca vorteks (vortex glass phase), sampel yang terpapar medan magnet kuat dapat mengingat riwayat magnetisasinya, sehingga prosedur pengukuran harus dirancang dengan hati-hati
- Untuk pengukuran magnetisasi dc digunakan MPMS-3 SQUID, dengan penentuan posisi manual dan data Fixed Center dc moment
- Setelah mengukur kurva ZFC pada 25 Oe dan 200 Oe dari sampel relaks tanpa magnetisasi awal, kurva M-H diukur pada 300 K, 250 K, 200 K, dan 100 K
- Setelah itu, sampel didemagnetisasi pada medan 0 dan didinginkan hingga 10 K, lalu kurva ZFC-FC diukur kembali untuk memeriksa efek memori superkonduktivitas dan fase kaca
Diamagnetisme dan efek memori pada kurva M-T
- Kurva M-T menunjukkan pemisahan ZFC-FC yang jelas baik sebelum maupun sesudah sweep medan magnet
- Pada kondisi 25 Oe, semua kurva menunjukkan diamagnetisme
- Pada kondisi 200 Oe, muncul paramagnetisme
- Hal ini sesuai dengan medan kritis rendah Hc1 = 30 Oe yang diajukan dalam studi serapan gelombang mikro medan rendah
- Kurva ZFC setelah magnetisasi awal menjadi lebih rendah daripada sebelumnya, dan muncul tekukan yang jelas di sekitar 100 K
- Karena sweep medan terakhir dilakukan pada 100 K lalu sampel didinginkan, tekukan ini menunjukkan efek memori fase kaca
- Ada juga titik transisi di sekitar 250 K, yang dapat dianggap sebagai suhu kritis Tc
- Pada kondisi 200 Oe, di bawah 50 K kurva melengkung ke bawah sehingga perilaku kaca teramati lebih jelas
Histeresis M-H yang muncul pada medan rendah
- Kurva M-H yang diukur pada 250 K, 200 K, dan 100 K pada dasarnya menunjukkan sinyal paramagnetik di wilayah medan kuat
- Di bawah 10 Oe, loop histeresis yang khas pada superkonduktor teramati dengan jelas
- Karena bagian aktif dalam sampel sangat kecil, rasio signal-to-noise pada data mentah relatif rendah
- Pada suhu di atas 250 K, histeresis tidak dapat dipastikan
- Ketika medan magnet di-sweep ke arah maju dan balik, muncul asimetri
- Di sekitar medan 0, puncak negatif lebih tajam daripada puncak positif
- Asimetri yang sama juga pernah diamati pada serapan gelombang mikro
- Sweep medan pertama dilakukan ke arah maju, dan ada kemungkinan sampel menghasilkan arus vorteks terkait lalu mengingatnya, tetapi hal ini perlu diverifikasi di masa depan
Magnetisasi awal, XRD, dan ketidakpastian yang tersisa
- Dalam loop histeresis, magnetisasi pada 25 Oe bernilai positif, tetapi pada kurva M-T bernilai negatif, sehingga kurva magnetisasi awal muncul sebagai variabel kunci dalam interpretasi
- Jika kurva magnetisasi awal dan kurva sweep balik pertama dilihat terpisah, magnetisasi di bawah 50 Oe pada kurva awal bernilai negatif
- Ini menunjukkan mekanisme magnetisasi yang tidak biasa
- Bahkan pada suhu ruang terdapat histeresis, dan titik percabangannya sekitar 350 Oe
- Histeresis ini juga terlihat pada serapan gelombang mikro, dan ditafsirkan berasal dari fase kaca vorteks
- Pada suhu rendah, titik percabangan meningkat dan puncak muncul pada medan rendah, sehingga ada kemungkinan keberadaan fase Meissner
- Data XRD dimurnikan dengan modul Reflex dari Materials Studio, dan sesuai dengan karakteristik struktur P63/m dari apatite
- Ada sedikit ketidakcocokan pada rentang 25–27° dan 30–40°, yang mungkin berasal dari oksida sisa
- Meskipun dilakukan kalsinasi lama dalam atmosfer oksigen murni, karena unsur sulfur sengaja ditambahkan dalam proses sintesis, sulit untuk sepenuhnya menghilangkan gangguan sulfida tembaga(I)
- Diamagnetisme CSLA diteliti baik melalui kurva M-T maupun loop histeresis M-H, dan pengamatan dimungkinkan hingga 250 K
- Karena masih ada pemisahan ZFC-FC bahkan di atas 300 K, kemungkinan pengamatan superkonduktivitas suhu ruang tetap terbuka, tetapi sinyal sampel saat ini sangat lemah sehingga diperlukan sintesis sampel yang dapat diskalakan dengan komponen aktif yang lebih banyak
1 komentar
Komentar Hacker News
Untuk menambah konteks, ada dua tim Tiongkok yang secara terbuka melacak superkonduktor suhu ruang turunan LK-99, yang secara acak disebut “tim Tiongkok utara” dan “tim Tiongkok selatan”
Tim Tiongkok utara dipimpin oleh Hongyang Wang dari Beijing, dan tim Tiongkok selatan dipimpin oleh Yao Yao dari Guangzhou
Kedua tim berbeda dalam metode sintesis dan analisis: tim Tiongkok utara menggunakan sintesis hidrotermal dan pengukuran SQUID, sementara tim Tiongkok selatan menggunakan sintesis padatan dan pengukuran EPR
Makalah kali ini adalah makalah bersama kedua pihak; mereka mereproduksi hasil satu sama lain, dan meski di makalahnya ditulis agak samar, tulisan di balik layarnya menjelaskan dengan tegas
Mereka mengukur sinyal superkonduktivitas yang jelas; 250 K sudah pasti, tetapi 300 K belum pasti, jadi mereka menulis “near room temperature”
Ungkapan “possible” dalam tulisan di balik layar itu pada dasarnya lebih dekat ke ungkapan kerendahan hati
Jika tertarik, tulisan di balik layarnya sangat layak dibaca: https://www.zhihu.com/question/637763289 dalam bahasa Mandarin; Hongyang Wang adalah 真可爱呆, dan Yao Yao adalah 洗芝溪
Dulu juga ada “efek Meissner yang mungkin”, tetapi akhirnya ternyata hanya diamagnetisme
Tidak ada ruginya bersikap konservatif sampai bukti tambahan terkumpul
“Hukum pertama superkonduktivitas: jauhi fisikawan teoretis.” Rasanya aturan memang dibuat untuk dilanggar
Ada juga bagian yang memalukan: ia sudah bertahun-tahun tidak mabuk, tetapi Jumat lalu mereka terus mengirim foto hasil eksperimen dan nilai pengukuran waktu nyata, jadi setiap menerima satu ia minum satu gelas hingga benar-benar tumbang, lalu para mahasiswa harus menggendongnya pulang
Sebab kita harus percaya bahwa meski LK-99 itu palsu, saat mencoba membuat variannya, dari begitu banyak percobaan mereka kebetulan menemukan senyawa yang berfungsi
Itu kurang meyakinkan dibandingkan jika muncul dari alur riset yang benar-benar berbeda dan masih valid
Dalam sejarah sains dan teknologi memang ada hal-hal yang lebih aneh, tetapi tidak banyak
Di sini “current” adalah permainan kata antara arus listrik dan “saat ini”
Saya juga penasaran berapa tekanan yang diperlukan untuk efek ini, dan apakah ada kondisi lain yang membatasi pemanfaatan praktisnya
250 K adalah -23°C, atau -9°F, kira-kira seperti hari musim dingin yang dingin, jadi benar-benar bisa dibilang hampir suhu ruang
Memang belum STP, yaitu suhu dan tekanan standar 0°C/1 atm, tetapi mungkin sebentar lagi bisa
https://www.indstate.edu/cas/chem_phys/filling-nmr-magnet
Mendinginkan superkonduktor konvensional dengan helium itu mahal dan peralatannya besar
Jika superkonduktor bisa didinginkan dengan pendingin Peltier kecil atau konfigurasi seperti kulkas biasa, itu akan menjadi keuntungan besar
Untuk ukuran Texas, sulit setuju bahwa -9°F itu hampir suhu ruang, tetapi freezer kadang turun sampai sekitar itu
Yang menggembirakan adalah bahwa cukup satu kasus nyata saja yang terbukti
Cukup satu saja, dan rasanya setiap tahun kita makin mendekat
Perlu dilihat apakah cukup ulet untuk dibuat menjadi kawat atau lembaran, apakah cepat berkarat, apakah stabil dalam jangka panjang, dan apakah terlalu mudah membentuk paduan dengan logam lain
Material memiliki sangat banyak sifat yang penting baik dalam konteks manufaktur maupun penggunaan, dan sebagian masalah bisa diperbaiki dengan proses lain, tetapi tidak semuanya
Meski begitu, jika satu saja ditemukan, itu kira-kira seperti menendang pintu sebuah ruangan yang penuh kemungkinan terkait
Sebelum direproduksi secara independen, itu belum sains
Sampai saat itu, posisinya lebih seperti “menarik, tetapi tidak bisa dipercaya sebelum orang lain menunjukkan bahwa ini bukan manipulasi”
Setiap kali seseorang melakukannya dengan cara yang sedikit berbeda dan mengklaim berhasil, hitungan itu kembali direset
Superkonduktor suhu ruang akan menjadi terobosan besar, tetapi masih banyak penghalang yang harus dilewati sebelum menjadi produk nyata
Tautan foto sampel yang melayang di bawah magnet: https://nitter.net/pronounced_kyle/status/174272502945091611...
Salah satu teori terkenal yang menjelaskan foto “levitasi” LK-99 adalah bahwa materialnya sendiri bersifat diamagnetik sehingga menolak magnet, tetapi memiliki pengotor besi sehingga tertarik ke magnet
Akibatnya, serpihan besi kecil menempel di salah satu sudut pecahan kecil lalu melekat ke magnet, sementara sebagian besar sisanya terdorong menjauh, sehingga tampak “setengah melayang” dengan hanya satu sudut yang menyentuh
Seiring waktu, orang mulai mengenali bentuk yang konsisten: sampel-sampel itu miring dan hampir tampak melayang, tetapi tidak sepenuhnya melayang
Selain itu, jika difoto di ruangan gelap dengan aperture besar, titik tempat sampel menyentuh magnet bisa tampak buram secara optik
Foto makro dari sampel yang sangat kecil khususnya rentan terhadap efek seperti ini, sehingga meski sebenarnya menyentuh, bisa terlihat seolah ada “celah” yang tampak oleh mata
Jika difoto dengan fokus yang lebih baik atau focus stacking, titik kecil yang tetap bersentuhan dengan magnet akan terlihat
Kalau saya memahaminya dengan benar, saya rasa fenomena histeresis ini juga bisa saja disebabkan oleh kontaminasi besi yang sangat kecil di dalam sampel
Histeresis feromagnetik makin besar saat suhu naik, sedangkan di sini histeresis lebih kuat pada suhu rendah
Besarnya histeresis yang diamati pada suhu rendah juga terlalu besar untuk dijelaskan oleh kontaminasi yang tidak terdeteksi
Selain itu, para peneliti mengunggah foto sampel yang benar-benar melayang terbalik, dan itu cukup sulit dijelaskan dengan cara lain
Jawaban yang lebih rumit: mungkin saja bisa
Tembaga sulfida menunjukkan banyak fenomena aneh, dan juga sangat mudah memengaruhi feromagnetisme dengan cara yang tak terduga
Kemungkinan ada banyak besi dalam sampel juga tidak bisa sepenuhnya dikesampingkan, dan insentif besar terkait superkonduktor suhu ruang menjadi godaan kuat untuk membelokkan data atau bahkan memalsukannya: https://www.science.org/content/article/plagiarism-allegatio...
Itu almamater saya, jadi rasanya tidak enak
Ini belum nyata sampai Anton Petrov membahasnya dalam video
Setelah itu saya menonton video dari PBS, dan kadang Sabine juga, tetapi saya tidak menonton kanal itu dengan harapan akurasi 100% atau verifikasi minimal sekalipun
Setelah sedikit mengikuti kasus LK-99, efek Meissner yang benar—melayang di atas magnet dan tetap berada di posisi lain saat disentuh (https://youtu.be/F9ukYM4cSOk?t=11)—tampak sangat berbeda dari fenomena diamagnetik LK-99
LK-99 hanya salah satu ujungnya menyentuh magnet dan sedikit bergoyang
Sampai mereka menunjukkan sesuatu seperti video di atas, saya akan tetap skeptis
Saya sedang di Finlandia dan suhunya -30°C, jadi kalau ada sepatu apatit timbal tersubstitusi tembaga, saya bisa berangkat kerja dengan levitasi magnetik
Saya ingin percaya, sungguh ingin percaya
Termasuk saya
Dunia di mana penyakit, kemiskinan, energi, transportasi, dan hiburan semuanya murah dan melimpah—semoga saja ini benar
250 K adalah -23,15°C
Hari ini saya kebetulan mencari cuaca Moskow, dan suhunya -23°C sampai -26°C
Sulit disebut suhu ruang, tetapi di beberapa kota itu memang suhu luar ruangan
Musim dingin pada umumnya di atas -10°C