- Para peneliti mengklaim bahwa LK-99, dengan struktur lead-apatite yang dimodifikasi, adalah superkonduktor suhu ruang yang menunjukkan Tc ≥ 400K, 127°C pada tekanan atmosfer
- Sebagai dasar, mereka menyajikan resistansi nol dan efek Meissner, serta suhu kritis, arus kritis, medan magnet kritis, dan analisis XRD, XPS, EPR, kapasitas panas, serta SQUID
- Mekanisme intinya dijelaskan sebagai substitusi posisi Pb²⁺ oleh Cu²⁺ yang menghasilkan penyusutan volume 0,48%, dan tegangan ini mendistorsi antarmuka kolom silindris Pb(1) sehingga membentuk superconducting quantum well (SQW)
- Pada sampel film tipis, makalah menyajikan tegangan pada rentang 0,1µV/cm dan resistivitas di tingkat 10⁻¹⁰~10⁻¹¹Ω·cm, serta menyebutkan bahwa arus kritis 7mA masih tersisa bahkan pada 400K dan di atas 3000Oe
- Kesimpulan makalah adalah bahwa superkonduktivitas LK-99 pada suhu dan tekanan ruang berasal bukan dari tekanan eksternal atau suhu rendah, melainkan dari distorsi mikro dan regangan di dalam strukturnya
Klaim superkonduktivitas LK-99 pada suhu dan tekanan ruang
- Para peneliti mengklaim telah menyintesis superkonduktor suhu ruang yang bekerja pada tekanan atmosfer
- Nama materialnya adalah LK-99
- Strukturnya adalah lead-apatite yang dimodifikasi
- Suhu kritisnya disajikan sebagai Tc ≥ 400K, yaitu 127°C atau lebih
- Mereka menjelaskan bahwa superkonduktor suhu ruang berbasis hydrogen sulfide dan yttrium super-hydride yang sudah ada memerlukan tekanan sangat tinggi, sehingga sulit diterapkan pada perangkat sehari-hari
- LK-99 dibahas sebagai contoh yang menyelesaikan masalah suhu dan tekanan melalui pendekatan kimia
Pengukuran yang digunakan untuk menilai superkonduktivitas
- Makalah menyajikan beberapa item sekaligus untuk menilai superkonduktivitas LK-99
- Suhu kritis (Tc)
- Resistansi nol
- Arus kritis (Ic)
- Medan magnet kritis (Hc)
-
Efek Meissner
- Analisis XRD, XPS, EPR, kapasitas panas, SQUID
- Pengukuran tegangan-arus dilakukan dalam rentang 298K~398K dengan interval 20K
- Pengukuran dilakukan dalam vakum 10⁻³ Torr dengan metode perubahan polaritas DC
- Resistivitas sampel bulk diukur pada rentang 10⁻⁶~10⁻⁹Ω·cm
- Sampel film tipis dibuat di atas pelat kaca presisi dengan proses evaporasi termal
- Tegangan terukur berada pada rentang 0,1µV/cm
- Resistivitas yang dihitung adalah 10⁻¹⁰~10⁻¹¹Ω·cm
- Makalah menilai hasil ini memenuhi kondisi resistansi nol menurut standar IEC
Sifat magnetik dan arus yang bertahan hingga 400K
- Pada medan magnet 10Oe, nilai magnetisasi DC zero-field cooling dan field cooling disebut tetap negatif hingga 400K
- Para peneliti menafsirkan hal ini sebagai dasar bahwa fase superkonduktor ada hingga 400K
- Arus kritis tidak menjadi nol bahkan pada 400K dan di atas 3000Oe, dan nilainya disajikan sebagai 7mA
- Berdasarkan hasil ini, makalah menilai suhu kritis LK-99 melebihi 400K
- LK-99 disajikan dalam bentuk polikristalin
- Resistansi yang tidak seragam pada sampel bulk dikaitkan dengan batas butir, intergranular vortex flow, dan free vortex flow
- Materi tambahan juga mencakup pengamatan fenomena mirip Josephson dan efek termoelektrik
Analisis struktur dan mekanisme substitusi Cu
- Dari hasil XRD, LK-99 disebut bersifat polikristalin, dan puncak-puncak utamanya dinyatakan cocok dengan struktur lead-apatite
- Sebagian impuritas Cu₂S juga muncul
- Parameter kisi lead-apatite asli adalah a=9,865Å, c=7,431Å
- Parameter kisi LK-99 adalah a=9,843Å, c=7,428Å, dan volumenya berkurang 0,48%
- Rumus kimia yang diperkirakan adalah Pb₁₀₋ₓCuₓ(PO₄)₆O, x=0,9~1,0
- Strukturnya dijelaskan sebagai sekitar satu posisi Pb(2) pada lead-apatite yang disubstitusi oleh ion Cu(II)
- Ukuran ion Cu²⁺ adalah 87pm, sedangkan ion Pb²⁺ adalah 133pm
- Penafsirannya adalah substitusi Cu²⁺ yang lebih kecil menyebabkan penyusutan volume, dan penyusutan ini menghasilkan tegangan pada bagian jaringan
- Perhitungan densitas elektron dan analisis XPS mengarah pada interpretasi bahwa tegangan memengaruhi struktur kolom silindris Pb(1)
- Posisi Pb(1) sedikit bergerak ke dalam atau ke luar pada bidang sumbu a
- Jarak satu lapisan struktur segitiga Pb(1) berkurang dari 3,03340Å menjadi 2,61815Å
- Jarak lapisan berikutnya bertambah menjadi 5,23476Å
- Jarak antarlapisan ke arah sumbu c adalah 3,7140Å, hampir sama dengan 3,7153Å pada lead-apatite
Interpretasi superconducting quantum well (SQW)
- Sinyal EPR disajikan dalam bentuk yang sama seperti kasus quantum well heterojunction seperti Si/SiGe, natural DNA dalam kondisi kering, dan α-Fe₂O₃ terdoping Mg²⁺
- Para peneliti menafsirkan sinyal ini sebagai sinyal resonansi siklotron gas elektron dua dimensi (2-DEG) pada quantum well
- Menurut interpretasi ini, superconducting quantum well (SQW) terbentuk pada antarmuka antara Pb(1) dan oksigen fosfat
- Superkonduktivitas LK-99 dirangkum sebagai sangat terkait dengan SQW ini
- Hasil kapasitas panas juga disajikan sebagai sesuai dengan model baru yang menjelaskan superkonduktivitas LK-99
- Kesimpulan akhirnya adalah bahwa struktur unik yang mampu mempertahankan struktur distorsi mikro pada antarmuka memungkinkan superkonduktivitas LK-99 pada suhu dan tekanan ruang
1 komentar
Komentar Hacker News
Bahkan jika seluruh isi makalah ini benar, material dalam bentuknya saat ini mungkin memiliki cakupan aplikasi yang terbatas
Medan magnet kritis dan arus kritis yang diajukan tampak sangat rendah. 2500 Oe kira-kira 0,25T, dan REBCO juga melampaui 1T pada 77K. Selain itu, 2500 Oe adalah nilai yang diperoleh bukan pada suhu kritis, melainkan pada suhu yang jauh lebih rendah
Karena ukuran sampel untuk pengukuran arus tidak ditemukan, rapat arus kritisnya tidak bisa diketahui, dan arus sekitar 300mA saja kurang bermakna. Untuk saat ini tampaknya masih sulit mengalirkan arus besar, dan aplikasi khas dari revolusi superkonduktor suhu kamar seperti magnet kuat atau kabel listrik tampaknya sulit dibuat. Tentu saja, jika materialnya sedikit saja disetel lagi, mungkin bisa muncul J_c dan B_c yang tinggi, jadi semoga memang begitu
Sampel superkonduktor yang tidak murni mudah menjadi seperti spons, dengan wilayah superkonduktif dan non-superkonduktif bercampur, sehingga luas penampang yang benar-benar membawa arus bahkan tidak sampai 25% dan arus kritis pun terbatas. Dulu saat membuat YBCO sendiri juga kebanyakan seperti itu, dan sesekali baru keluar sampel yang bagus
Ada juga paten pertumbuhan kristal tunggal YBCO: https://patents.google.com/patent/US6046139A/en
Jika melihat foto sampel di halaman 7 makalah, memang tampak seperti gumpalan spons. Mungkin saja itu gumpalan spons yang layak Nobel, tapi tetap saja spons. Jika metode pertumbuhan kristal yang lebih baik muncul, angkanya kemungkinan akan membaik
Setelah dipastikan bahwa itu memang mungkin, optimasinya mungkin tidak akan memakan waktu terlalu lama. Transistor dulu juga sangat besar, tetapi sekarang berskala nanometer; sel surya terus membaik; dan baterai kini lebih murah dan lebih baik daripada sebelumnya
Selama beberapa tahun itu menjadi topik besar dalam berita untuk para penggemar sains, dan tulisan-tulisan penuh antusias juga dimuat di New Scientist untuk pembaca umum. Fusi nuklir masih selalu 50 tahun lagi, tetapi superkonduktor suhu kamar saat itu tampak seperti akan datang dalam beberapa tahun, dan tentu saja ternyata tidak
Saat bersekolah di sekolah swasta di Oxfordshire pada pertengahan hingga akhir 1980-an, kelas fisika kami juga sempat berkunjung ke Culham, dan para fisikawan Culham datang ke sekolah untuk memberi kuliah. Kalau dipikir sekarang, itu adalah privilese yang luar biasa. Sekarang setelah berusia 53 tahun, saya benar-benar merasakan bahwa beberapa hal memang membutuhkan waktu yang sangat lama
Saya juga ingin memakainya untuk antena, saluran transmisi, dan rongga resonansi. Di pita frekuensi sangat rendah (VLF), sering kali dibutuhkan kawat yang sangat panjang, dan tanpa anggaran pertahanan efisiensinya turun drastis karena resistansi. Superkonduktor bisa memecahkan masalah itu
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/SQUID
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Aharonov%E2%80%93Bohm_effect
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Longitudinal_wave#Electromagne...
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Superconducting_radio_frequenc...
[5] https://en.wikipedia.org/wiki/Very_low_frequency#Amateur_use
Salah satu penulis makalah terkait[1], Hyun-Tak Kim, punya banyak artikel jurnal yang telah melalui peer review[2], dan ada juga makalahnya yang telah dikutip lebih dari 1.500 kali[3]
Saya tidak tahu di mana letak jebakannya, tapi ini terlihat cukup sah. Tidak seperti klaim-klaim sebelumnya yang membutuhkan peralatan rumit untuk direplikasi, sintesis kali ini tampak sangat sederhana, jadi sepertinya hasil dari peneliti lain akan segera muncul
Lebih dari sekadar bisa melayang, kalau ini benar-benar superkonduktor suhu dan tekanan ruang serta mudah dibuat, betapa besarnya perubahan yang akan dibawa ke dunia itu luar biasa. Terlalu bagus sampai rasanya sulit dipercaya
Metode pembuatan yang dijelaskan dalam makalah terkait[1] tampak cukup sederhana, dan sepertinya bisa dilakukan di rumah hanya dengan tungku peleburan logam rumahan seharga 200 dolar yang dijual di Amazon serta bahan prekursor
Kalau ini benar, orang-orang cerdas di Hackaday atau YouTube sepertinya akan mereplikasinya dalam hitungan hari atau beberapa minggu
Jika nyata, akan ada keuntungan yang jelas dalam transmisi dan pembangkitan energi, dan keberadaan superkonduktor suhu ruang berpotensi membuat pemanfaatan rekayasa meningkat secara eksplosif. Ini bisa mirip dengan bagaimana baterai lithium-ion perlahan mengubah penggunaan energi di seluruh masyarakat, tetapi mungkin lebih cepat. Semoga bisa direplikasi
[1] https://arxiv.org/pdf/2307.12037.pdf page 3
Alih-alih berhasil mereplikasi, kemungkinan Anda justru lebih besar mencemari tanah Anda sendiri dan tanah tetangga
Makalah saudara[0] memuat foto material yang melayang di atas magnet karena efek Meissner, dan juga mengklaim ada videonya
Ini terlihat seperti salah satu dari dua kemungkinan: fotonya diedit habis-habisan dengan Photoshop, atau mereka benar-benar membuat superkonduktor suhu ruang. Sulit membayangkan levitasi magnetik pada suhu ruang bisa dijelaskan oleh kesalahan halus kalau itu bukan superkonduktor
[0] - https://arxiv.org/abs/2307.12037
Andai ada yang bisa sedikit meredakan antusiasme ini. Saya terlalu bersemangat
Meski begitu, di video itu mereka bilang superkonduktor dilapiskan sebagai film tipis di atas tembaga, tapi bukankah tembaga murni juga bisa menunjukkan efek serupa karena arus eddy? Saya tidak begitu paham bagaimana lapisan tipis itu memengaruhi pelat dalam eksperimen ini, jadi kalau saya melewatkan sesuatu semoga ada yang menjelaskannya
Ini mungkin perkara yang jauh lebih besar daripada yang terlihat
Di abstrak tertulis bahwa “superconductivity pada LK-99 berasal dari distorsi struktural kecil yang dihasilkan oleh sedikit penyusutan volume”
Dulu juga ada penelitian tentang bagaimana perubahan susunan struktur atom akibat pendinginan dan sebagainya memengaruhi superconductivity. Sepertinya para peneliti mencoba mempertahankan jarak pada superkonduktor dalam keadaan dingin bahkan setelah dipanaskan. Ini terasa sejalan dengan penelitian itu, meski saya tidak bisa menemukannya lagi, jadi mohon koreksi kalau saya salah
Meski begitu, bahan ini mungkin masih cukup rapuh dan sulit ditangani, tetapi kemungkinannya tampak nyata
https://news.ycombinator.com/item?id=36479776
Grafik di halaman 3 terlihat persis seperti yang diharapkan kalau ini memang superkonduktor sungguhan. Terutama hubungan arus, tegangan, dan temperatur
Kalau mereka tidak benar-benar membuat superkonduktor atau secara terang-terangan memalsukan data, saya tidak tahu bagaimana grafik seperti ini bisa muncul. Ini bisa jadi sesuatu yang sangat besar
Kalau berhasil direplikasi, ini peristiwa bersejarah; kalau tidak, ini akan jadi seperti fusi nuklir suhu ruang atau neutrino superluminal
Layak membaca thread komentar para peneliti superkonduktor ini: https://www.reddit.com/r/worldnews/comments/159g2k4/comment/...
Mereka bilang makalah ini punya banyak masalah dan tidak memenuhi standar riset superkonduktor saat ini. Salah satu dari mereka bahkan mengatakan riset Dias tampak lebih meyakinkan daripada ini
Kemungkinan sambungannya sempat terputus lalu tersambung kembali dengan pola yang kebetulan pas tampak rendah. Meski begitu, saya tetap cukup skeptis
Kalau ini benar, dampaknya akan sangat besar. Saya bukan ahli kimia, tetapi sintesisnya pada dasarnya tampak sepele. Ya, kalau vakum 10e-5 torr dianggap sepele, dan bahannya juga terlihat seperti logam standar yang mudah didapat
Dari penjelasannya saja, rasanya seperti bisa dibuat di rumah. Ruang pencariannya begitu besar hingga sulit dibayangkan, jadi mungkin saja material seperti ini memang ada, tetapi kualitas makalahnya sendiri belum cukup untuk membuat saya senang
Sampai ilmuwan material sungguhan menilainya atau orang lain berhasil mereplikasinya, saya akan mempertahankan skeptisisme yang sehat
Malah tampaknya tidak perlu annealing lambat yang hati-hati dalam atmosfer oksigen mengalir seperti yang biasanya dibutuhkan. Tidak akan mengejutkan kalau cara yang lebih sederhana juga memungkinkan
Misalnya, salah satu metode sintesis cepat untuk YBCO memakai perahu alumina kecil, glass wool, microwave rumahan 800W, dan campuran prekursor yang sedikit dimodifikasi. Saat dipanaskan, campuran itu melepaskan oksigen dan terperangkap di glass wool di sekitar sampel, jadi tidak perlu menyambungkan oxygen concentrator. Kalau tidak salah, persiapan sampelnya cuma makan waktu sekitar 15 menit
Benar-benar menarik. Saya sudah membaca ratusan makalah tentang pembuatan dan pengujian superkonduktor selama bertahun-tahun, dan setidaknya dari sudut pandang mad scientist warga biasa, ini tampaknya punya semua ciri-ciri legitimasi
Vakum 10e-5 pun mudah dicapai dengan turbopump yang ditopang mechanical pump, dan itu bukan peralatan yang khusus atau mahal
Mesin las electron beam di tempat kerja saya menjaga 10E-6/10E-7 sepanjang hari di chamber E-gun hanya dengan turbopump kecil atau diffusion pump. Chamber-nya juga bukan dari material khusus, cuma stainless steel atau aluminium, plus Viton O-ring
Mesin las electron beam di tempat kerja saya menjaga 1E-6/1E-7 sepanjang hari di chamber E-gun hanya dengan turbopump kecil atau diffusion pump. Chamber-nya juga bukan dari material khusus, cuma stainless steel atau aluminium, plus Viton O-ring
Eksperimen e-gun kecil saya sendiri bisa mencapai sekitar 3E-3 hanya dengan Alcatel Pascal 2008. Sekarang saya sedang membangun sistem yang lebih besar dengan tambahan diffusion pump VHS4 dan cold trap, dan sepertinya akan mudah masuk ke kisaran -6
Makalah yang menarik. Saya harap ini tidak mengikuti pola yang sama dengan tim lain yang pada 2020 mengklaim superkonduktor suhu ruang tetapi belakangan terbukti sebagai penipuan
https://www.nature.com/articles/d41586-023-02401-2
Klaim kali ini sangat sederhana untuk dipahami dan juga sangat konsisten dengan superkonduktivitas. Fenomenanya terlihat pada skala makroskopik di tekanan dan suhu normal, ada video yang tidak masuk akal jika bukan superkonduktivitas, dan yang paling penting, cara pembuatan materialnya sangat sederhana
Laboratorium di seluruh dunia seharusnya tidak akan kesulitan mereplikasinya, dan banyak YouTuber juga mungkin bisa melakukannya. Jadi, hasil ini memang bisa saja palsu, tetapi kalau begitu berarti semua hasil, video, dan fotonya harus dipalsukan. Dan karena replikasinya terlalu mudah, hal itu akan sangat cepat terbongkar
Kalau benar, sebagian besar orang mestinya bisa mereplikasinya dalam beberapa minggu hanya karena waktu pengadaan material. Sampai terbit sebagai makalah mungkin butuh lebih lama, tetapi YouTuber bisa lebih cepat. Ini bukan situasi yang baru dua tahun kemudian ketahuan sebagai penipuan; paling lama dalam beberapa bulan para YouTuber akan tahu apakah ini bisa direplikasi, dan dalam setahun hasil replikasi di laboratorium juga akan terlihat
Setelah menelusuri makalahnya, meski saya sama sekali tidak punya keahlian di bidang ini, tulisannya terasa seperti makalah ilmiah sungguhan
Hanya saja, karena ditulis dengan Word, bukan LaTeX, rasanya jadi sedikit kurang meyakinkan, dan tentu saja tetap ada kemungkinan perangkat eksperimennya bermasalah
Hal yang paling menonjol bagi saya adalah bahwa ini dilakukan pada film tipis, dan penjelasannya adalah cacat struktur menciptakan regangan pada material, lalu regangan itulah yang memungkinkan superkonduktivitas. Mungkin karena berupa film tipis, pada 25°C material ini hanya mampu menahan sekitar 250mA sebelum kehilangan superkonduktivitasnya. Bahkan jika makalah ini benar, bisa jadi akan sulit mencapai arus yang lebih tinggi. Atau mungkin film tipis yang lebar bisa digulung agar arus sebesar yang diinginkan dapat dialirkan
Suntingan: Saya salah membaca bagian film tipis. Mereka memang juga membuat film tipis, tetapi bahan uji yang terutama dijelaskan adalah “setelah reaksi, ingot abu-abu gelap diperoleh secara reproduksibel, lalu dibentuk menjadi balok tipis untuk pengukuran listrik”, dan saya belum menemukan dimensinya
Superkonduktor punya semacam anggaran bersama[1] antara medan magnet, suhu, dan arus. Pada 25°C, material ini dekat dengan suhu kritisnya, jadi wajar jika kemampuan membawa arus menurun. Pada suhu yang lebih rendah, film tipis itu seharusnya bisa mengalirkan arus lebih besar
Meski begitu, kalau yang dibayangkan adalah membuat CPU superkonduktor, 250mA sudah merupakan arus yang cukup
[1] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Solids/scbc2.html
Setelah membaca makalahnya, tambahan lainnya adalah mereka mengklaim suhu kritis yang sangat tinggi, sekitar 126°C. Ketergantungan terhadap suhu bisa dilihat pada gambar 1e; posisinya jauh lebih rendah dari suhu kritis daripada yang saya duga, dan pada suhu ruang tampaknya sedikit pendinginan saja memberi efek besar. Saya sangat menantikan upaya replikasinya. Namun, material ini pada dasarnya tampak lebih mirip molekul 2D. Selama puluhan tahun kita menaruh harapan pada graphene, tetapi sampai sekarang belum berhasil mengintegrasikannya ke proses yang dapat diskalakan
Yang lebih menarik adalah fleksibilitasnya. Saat ini, superkonduktor keramik yang didinginkan dengan nitrogen cair sama sekali tidak fleksibel dan mudah pecah. Itu mungkin baik-baik saja untuk jalur transmisi, tetapi rumit untuk banyak kumparan
Pembaruan: Menurut makalahnya, jawabannya “ya”. Tertulis bahwa “fenomena mirip Josephson pada sambungan underdamped superkonduktor-logam normal-superkonduktor maupun pada superkonduktor dengan kopling antarbutir, serta efek termoelektrik pada jaringan antarbutir atau jaringan internal, juga diamati”