Oda sıcaklığında süperiletken mi? Yeni gelişmeler
(science.org)- LK-99, oda sıcaklığında ve normal basınçta süperiletkenlik gösterdiğini öne süren bir preprint iddiasıyla dikkat çekti; tekrarlanabilirse elektromanyetizma kullanan neredeyse tüm alanları etkileyebilir
- Sentez prosedürü görece basit olduğu için birçok laboratuvar hızla doğrulama yapabilir; ancak orijinal numune polikristal ve heterojen olduğundan tekrarlama sonuçlarının dalgalanma payı var
- Çin’deki Huazhong University of Science and Technology’nin manyetik levitasyon videosu ilgiyi artırdı, ancak yalnızca videoyla Meissner etkisine dayalı oda sıcaklığı süperiletkenliğinin tekrarlandığını kesinleştirmek zor
- Shenyang National Laboratory ve Lawrence Berkeley’nin yeni DFT hesaplamaları, LK-99’un bildirilen yapısının süperiletkenlik olasılığıyla uyumlu olabileceğini ve tamamen yeni bir fizik gerektirmeyebileceğini gösteriyor
- Bakırın ikame konumu, elektronik yapının kırılganlığı ve kristal yönelimi olasılığı gibi konular hâlâ duruyor; sosyal medya videolarının ötesinde temiz bulk numunelere ve doğrulama verilerine ihtiyaç var
LK-99 iddiası ve tekrarlama zorluğu
- LK-99, oda sıcaklığının çok üzerindeki sıcaklıklarda ve normal basınçta süperiletkenlik gösterdiğini öne süren bir preprint iddiasıyla ortaya çıktı
- Böyle bir malzeme, malzeme bilimi ve yoğun madde fiziğinde uzun süredir peşinde koşulan bir hedef; bugüne kadar çoğunlukla bilimkurguya ait bir şey olarak görülüyordu
- Gerçekten varsa, kabul edilebilir akım yoğunluğuna bağlı olarak elektromanyetizma tabanlı uygulamaları büyük ölçüde iyileştirebilir
- Olağanüstü iddialar olağanüstü kanıtlar gerektirir ve bu tür örnekler genellikle tekrarlanabilirlik sorunu nedeniyle çöker
- Bu sentez çok karmaşık değil ve özel malzeme ya da ekipman da gerektirmiyor; bu yüzden birçok laboratuvar hemen tekrarlamayı deneyebilir
- Ancak orijinal yazarlar da numunenin polikristal ve heterojen olduğunu belirtti; bildirilen üretim yönteminin optimize edilmiş yöntem olduğunun garantisi yok
- Tekrarlama değişkenleri arasında başlangıç maddelerinin saflığı, oksijenin varlığı, parçacık boyutu, ısıtma-soğutma hızları, kabın boyutu ve şekli yer alır
Preprint yazarlarıyla ilgili sorun ve makalelerin durumu
- İlgili preprintler, üç yazarlı bir makale ve altı yazarlı bir makale olarak birbirine yakın zamanlarda yayımlandı
- Üç yazarlı preprint, yazarlardan birinin diğer bazı yazarlarla görüşmeden gönderdiği gerekçesiyle geri çekilebilir
- Altı yazarlı makale hakemli bir dergiye gönderilmek üzere hazırlanıyor; preprint’in kendisi ise zaten düzeltildi
- Gerçekte içeride ne yaşandığı zaman geçtikçe daha netleşebilir
- Oda sıcaklığında süperiletken keşfi ihtimali bağlamı nedeniyle beklenti ve kafa karışıklığı aynı anda büyümüş durumda
1 Ağustos itibarıyla tekrarlama iddiaları ve manyetik levitasyon videosu
- 1 Ağustos sabahı itibarıyla, Çin’deki Huazhong University of Science and Technology’den geldiği söylenen, henüz doğrulanmamış bir tekrarlama raporu var
- Yayınlanan videoda LK-99 numunesi olabilecek bir cismin bir mıknatısın üzerinde havada durduğu ve mıknatısa göre farklı yönelimler gösterdiği sahneler yer alıyor
- Bu yönelim değişikliği önemli bir ipucu
- Basit paramanyetik maddeler de yeterince güçlü bir manyetik alanda havalanabilir
- Su damlaları veya kurbağalar gibi diamanyetik maddeler de havalanabilir
- Bu durumlarda pusula iğnesi gibi belirli bir yöne geri dönebilirler
- Süperiletkenler, manyetik alanı dışlamaları bakımından farklı olan mükemmel diamanyetiklerdir
- Meissner etkisi, bir maddenin uygun sıcaklıkta süperiletken hâle geldiğinde içinden geçen manyetik alanı dışarı itmesi olayıdır
- Söz konusu videoda, videoyu üreten ve yayımlayan kişilerin açıklamalarına dayanmak gerekiyor; oda sıcaklığı süperiletkenliği olmasa da mümkün olan başka açıklamalar hâlâ mevcut
- Tek bir videoya bakarak bunun gerçek bir tekrarlama olduğuna karar vermek için henüz erken
DFT hesaplamalarının gösterdiği olasılık
- İki yeni preprint, bildirilen LK-99 X-ışını yapı verilerini başlangıç noktası alıp yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) hesaplamaları ile davranışı öngörüyor
- Biri Shenyang National Laboratory for Materials Science ekibinin preprint’i
- Diğeri Lawrence Berkeley’den Sinéad Griffin’in yayımladığı preprint
- İki hesaplama da çok benzer sonuçlara ulaştı ve LK-99 benzeri bir maddenin çalışabileceğini ima ediyor
- LK-99’u açıklamak için tamamen yeni bir fizik varsaymak gerekmeyebileceğini göstermesi açısından bu önemli bir gelişme
- Griffin’in hesaplaması, Fermi seviyesini (Fermi level) kesen yalıtılmış bir flat band kümesi buldu; maksimum bant genişliği yaklaşık 130 meV, kalan valans bantlarından ayrımı ise 160 meV
- Dar bant genişliği güçlü korelasyonlu bantlara işaret ediyor; Cu-d bandı özellikle düz ve çevredeki oksijen iyonlarının neden olduğu bant genişlemesi küçük
- Band flatness’ın süperiletkenliği tetiklediğine dair mevcut varsayım doğruysa, bu sonuç iyi bilinen yüksek sıcaklık süperiletken sistemlerine kıyasla daha sağlam ve daha yüksek sıcaklıklı bir süperiletken faza işaret ediyor
Elektronik yapı, ikame konumu ve kristal yönelimi
- Katılarda Fermi seviyesi, elektronların belirli bir enerji seviyesini işgal etme olasılığının %50 olduğu teorik enerjidir ve hareket edebilen iletken elektronların doğal konumuna yakındır
- Katı elektronları, çeşitli enerji bantlarını işgal ediyormuş gibi modellenir; bantların arasında band gap bulunur
- Yalıtkanlarda Fermi seviyesi geniş bir band gap’in içinde olduğundan akım oluşturmak zordur; metallerde ise bir veya daha fazla bant Fermi seviyesinden geçer
- Griffin makalesi, orijinal preprint’te olduğu gibi kurşun apatit yapısındaki Pb(1) konumunda bakır ikame edildiğinde hesaplama sonuçlarının geçerli olduğunu varsayıyor
- Ancak bakırın Pb(2) konumuna girmesi enerjetik olarak daha elverişli görünüyor; bu da Pb(1) bakır ikamesini kararlı biçimde elde etmeyi zorlaştırabilir
- Bu ikame konumu sorunu, LK-99 tekrarlamalarındaki değişkenliğe veya temiz bulk numuneler elde etmenin zorluğuna yol açabilir
- Shenyang ekibi de orijinal kurşun apatitin çok iyi bir yalıtkan olduğunu, ancak bakır atomu ekleyen yapı değişikliğinin Kore preprint’indeki deney verileriyle uyumlu olduğunu ve metalik duruma büyük bir geçiş yarattığını düşünüyor
- Shenyang hesaplaması, Fermi seviyesi çevresinde yarı dolu flat band ve tamamen dolu flat band buldu; bunların bildirilen süperiletkenliği incelemede önemli olduğunu değerlendiriyor
- Bu ekip, Pb(1) konumuna altın atomu ikame edilirse benzer özelliklere sahip bir malzeme ortaya çıkabileceğini öngörüyor
- Shenyang preprint’i, Pb2 atomlarının oluşturduğu silindirik sütunların çevresindeki PO4 birimlerinin yalıtkan özellik gösterdiğini ve 1/4 dolu O2 atomlarının aracılığıyla c ekseni boyunca tek boyuta yakın iletim kanalları oluştuğunu değerlendiriyor
- İki flat band’da dört VHS gözlendi; bu da elektronik özelliklerin düşük sıcaklıktaki yapısal bozulmalara karşı kırılgan olabileceğine işaret ediyor
- Tek kristal LK-99 üretilebilirse süperiletkenliğin yalnızca bir kristal ekseninde ortaya çıkma olasılığı var
- Belirli, karşılıklı iki yüzeye kablo bağlandığında süperiletkenlik görülebilir; başka yüzeylerde ise görülmeyebilir
- Mevcut süperiletken malzemelerde de tane sınırları verimliliği büyük ölçüde etkiler; LK-99’un polikristal numuneleri güçlü etki göstermeye elverişsiz olabilir
Mevcut değerlendirme
- Shenyang ve Lawrence Berkeley’nin hesaplamaları olumlu bir gelişme; LK-99’u “açıklanamıyor” alanından bir ölçüde çıkarıyor
- Yeni fizik gerektirdiğinde kanıt standardı çok daha yükselir; ancak bu hesaplamalar mevcut teorik çerçeve içinde de olasılık bulunduğunu gösteriyor
- Daha fazla tekrarlama verisine ihtiyaç var; sosyal medya videolarının ötesinde kanıtlar ortaya çıkmalı
- Şu ana kadar dünyanın gördüğü oda sıcaklığı ve normal basınç süperiletkenliği adayları arasında en inandırıcı girişim bu; önümüzdeki birkaç gün ve hafta çok önemli
1 yorum
Hacker News görüşleri
Şu anda bulunduğumuz dönüm noktasının etkilerini hayal etmek bile zor. Dün gece de açıklaması zordu ama p-n jonksiyonunun icat edildiği zamana benzer bir teknolojik geçiş çağının başlangıcını görüyor olabiliriz
1940'ların bakış açısından bugünün teknolojisini hayal etmek zor olurdu. Enerjinin kayıpsız iletimi, şarj süresi gerektirmeyen piller, çok daha hızlı ve dizlerinizi yakmayan CPU'lar bile mümkün hâle gelebilir. Artık uçan arabalarımızı alabilecek miyiz?
Metaller, özellikle bakır, zaten inanılmaz derecede iyi iletkenler
Artık neredeyse 50 yaşındayım, binsem muhtemelen düşüp ölürüm ama yine de bir kez denerdim
“Pb(1) konumundaki kurşun atomu altın atomuyla değiştirilirse çok benzer özelliklere sahip bir malzeme olabilir” öngörüsünü görünce, temel malzemenin kurşun apatit olması nedeniyle aklıma tuhaf bir düşünce geldi
Orta Çağ simyacılarının kurşunu altına çevirmeye çalışması ters yöndeymiş; belki de asıl atılım kurşunu altınla katkılamak olabilir :-)
Çin'den yeni bir yeniden üretim videosu çıktı
https://twitter.com/lereguy/status/1686363900651151360
İlginç ama sakin kalmaya çalışıyorum. İlgili herkese bol şans
Bilimin bu kadar heyecan verici bir seyir sporu olabileceğini bilmiyordum
Ölümcül rekabet, tanıtım amaçlı gösteriler ve her yeni gelişmede bireylerin, kurumların ve ülkelerin gururunun söz konusu olduğu bir atmosfer var
Bu yüzden MRI da, füzyon da, muhtemelen jeneratör veya motor gibi elektrikli makineler de zor görünüyor
DFT sonuçları kesinlikle ilginç; ancak şunu belirteyim, bu tür malzemelerde deneysel yoğun madde fiziği benim alanım, teorik taraf değil. Benim anladığım kadarıyla sonucun kilit noktası olan düz bantlar, yazarların söylediği türden süperiletkenlik için gerekli koşul olabilir ama yeterli koşul değil
Deneysel yoğun madde fiziğinde iyi bir deney yaptıktan sonra hakemleri yatıştırmak için yarım pişmiş bir “teorik gerekçe” eklemek bazen kabul görebiliyor. Bu yüzden gerçek süperiletkenlik, makalede önerilen mekanizmayla tamamen alakasız biçimde ortaya çıkarsa şaşırmam. Daha sağlam karakterizasyon görmek istiyorum ve yeniden üretim çalışması yapan laboratuvarların kilit noktalara bakmasını umuyorum
Ancak bu bilgim yaklaşık 20 yıl öncesine ait; birinci yazar olduğum PRB makalem olsa da aktif araştırmacılar yerine bana güvenmemelisiniz. Yine de tamamen bilgisiz değilim
Bu, sentezin neden zor olduğunu açıklayabilir. Bu tür simülasyonlar kusursuz değildir ama deneyler yön gösterdiğinde ve güçlü biçimde korelasyon olduğunda, olgunun mekanik bir açıklamasına ulaşıldığına dair iyi bir işaret olabilir
DFT hesaplamalarıyla ilgili preprint’i oldukça umut verici bulan tek kişinin ben olmadığını görmek sevindirici
Ancak istenen ikameyi gerçekleştirmenin çok zor olduğunu da gösteriyor. Özellikle bazılarının önerdiği “bileşiği parçalayalım ve ayıralım” yaklaşımının işe yaramama olasılığı yüksek. Çünkü heterojenlik aynı kristalin içinde bulunuyor; Cu’nun Pb {1} konumuna girmesi iyi, ama Pb {2} konumuna girmesi kötü
Bu yüzden yazarların tercih ettiği oldukça dolambaçlı sentez yöntemi — bakır fosfürü lanarkite ile tepkimeye sokup bol miktarda bakır sülfür yan ürünü oluşturmak — ilginç özellikleri ortaya çıkarmak için gerekli olmuş olabilir. Artık ne aramamız gerektiğine dair bir fikrimiz olduğuna göre, hangi tür bakır ikamesinin başarılması gerektiğini ve bunun başarıldığını nasıl anlayacağımızı akılda tutarak başka sentez yöntemleri de türetebiliriz
Elbette tüm bunların büyük bir hata olma olasılığı hâlâ var; ama artık bunun için birbiriyle uyumlu birden fazla hatanın aynı anda mevcut olması gerekiyor. Bu hipotezi izlersek, yüksek kaliteli yığın numunelerde gerekli seçici ikameyi elde etmek uzun sürebilir; bu yüzden kısa vadede yeni teknolojilerin yağmasını beklemiyorum
Düz bantlar birçok anlama gelebilir; Griffin’in varsaydığı kristal yapısı da olası göründüğü için seçilmiş olabilir. CMTC de Griffin makalesinin durumu pek değiştirmediğini ve yeniden üretilebilirliğin hâlâ düşük göründüğünü düşünüyor: https://twitter.com/condensed_the/status/1686373904044949504...
Çok güçlü biçimde ikna olmuş değilim, ama bunun kesinlikle hiçbir şey olmadığı da söylenemez
Yoksa sadece saçmalık mı? https://twitter.com/iris_IGB/status/1685322871306928128
Geçen hafta Sigma Aldrich tedarik zinciri sitesinde kurşun(II) oksit ve bakır fosfür tozunun günlük sipariş hacimlerinin nasıl olduğunu görmek isterdim
Ana akım medyanın şu anda bunu görmezden geliyor gibi görünmesine şaşırıyorum. Google Haberler’de LK-99 aradım ama büyük medya kuruluşlarından haber yoktu; NYTimes arama sonucu ise 1974 tarihli bir makaleydi
Özellikle son kısım nedeniyle beklemelerinin iyi olduğunu düşünüyorum. “Bazı bilim insanları büyük bir hata yapmış olabilir ya da olmayabilir”den öteye geçip geçmeyeceği bile belirsizdi. Şimdi birden fazla ekibin bunun mümkün olduğunu ya da zaten gerçekleştiğini söylediği noktaya geliyoruz; ana akım medya haberleri de çıkmaya başlayacak gibi. Bu görmezden gelmek değil, temkinli davranmak; bilim muhabirleri de bunu şahin gibi izliyordur
Saygın medya kuruluşlarının internet gürültüsünü süzen güvenilir bir filtre olması iyi bir şey. İlk söylentileri bu tür sitelerde görürüm; elenmiş, düzenlenmiş ve odağı netleşmiş içeriği ise onlardan okurum
Orijinal makaleler, bu alanda arXiv yayınının ne kadar yaygın kabul gördüğü benim için net değilken yüklenmiş iki makale; bilim gazeteciliği de genellikle itibarlı bir dergide yayımlanmış hakemli makaleyi bekler. Bazı uzman yayınlar bunu zaten ele aldı; Derek Lowe’un In The Pipeline’ını da bu kategoriye koyabiliriz
[1] Örn: https://nitter.net/i/status/1686373516286005248 — son teorik doğrulama makalelerinin bile neden zayıf ikna ediciliğe sahip olduğunu açıklıyor
Başarılı olsun ya da olmasın, haber değeri var. Gizem, insani arka plan, Argonne’un, Çin’in ve bağımsız bilim insanlarının yeniden üretme girişimleri bile tek başına hemen haber yapılabilecek bir sürü ilginç konu sunuyor
Daha da tuhafı, NYT’nin Dias süperiletken makalesinin geri çekilmesini haber yapmış olması. O makale, pratik uygulamalarda büyük bir sıçrama sağlayacak bir süperiletken değilse ilgimi çekmediğinden benim radarımda bile değildi
Bunlar ne yapıyor?
Ana akım medyanın bunu görmezden geldiğini söylemek adil değil. Olası keşif kelimenin tam anlamıyla daha yeni gerçekleşti; düşük bilinirlik ve kanıtlara yönelik temkin birleşince henüz ele almamış durumdalar
Yeniden üretme girişimlerinde başarısızlık: Pb2SO5 ve Cu3P ile sinterlenmiş Pb10-xCux(PO4)6O’nun yarı iletken taşıması
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2307/2307.16802.pdf
İnsanlar bu gerçeği kanser araştırmaları gibi alanlara saldırmak için kullanıyor, ama ne yazık ki bu bilimin temel bir sorunu. Bilimsel makaleler, damıtılmış hakikatin kristalleri değil; daha çok sürmekte olan bir çalışmanın commit’leri gibi. Tüm ayrıntıları öğrenene kadar yayımlamayı beklerseniz bilimsel keşifler salyangoz hızına düşer ve sayısız keşif kaçırılır.
Onlar farklı bir malzemeyi test etmiş.
Ah, alıntı patlaması gerçekten yaşanıyor.