LK-99: Southeast University ekibi, 110K altında sıfır direnç gözlemledi

• LK99 numunesinde 110K altındaki aralıkta elektrik direncinin fiilen 0 olduğu bir olgu gözlemlendi, ancak bu oda sıcaklığında süperiletkenliğin doğrudan kanıtı değil
• Sentezlenen numunenin X-ışını kırınımı (XRD) sonuçları, Koreli araştırma ekibinin bildirdiği numuneyle çok iyi örtüşüyor ve bazı bölümlerde daha yüksek saflık doğrulandı
• Dört uçlu yöntemle (four-probe) yapılan ölçümde yüksek sıcaklık tarafında yarı iletken davranış görüldü; sıcaklık düştükçe direnç azaldı ve 110K civarında neredeyse 0 oldu
• Toplam 6 numune içinde yalnızca 1 tanesinde sıfır direnç gözlemlendi; geri kalanların çoğu yarı iletken davranış gösterdi
• Meissner etkisi ölçümünde tam diamanyetizma doğrulanmadı; bu nedenle süperiletken bileşen oranının düşük olduğu değerlendiriliyor ve oda sıcaklığında süperiletkenlik olup olmadığı için ek araştırma gerekiyor
• Sunumu yapan: Southeast University Fizik Bölümü'nden Sun Yue (Sun Yuyue)

---

Araştırmanın özeti ve temel duyuru

• LK99 ile ilgili en güncel araştırma derlendi; dış basın ve kurum içi medyadaki abartılı/çarpıtılmış yorumlardan ayırmak için doğrudan bir açıklama yapıldı
• Süperiletkenlik olgusunun varlığı doğrudan doğrulanamadı, ancak 110K altında sıfır direnç gözlemlenmesi başarıldı
  • Bu gözlem, var olasılığını destekleyen önemli bir kanıt olabilir
• İlgili makalenin ekip hesabında yazılıp yayımlanması planlanıyor; tam metin yakında paylaşılacak

Araştırma ekibinin yapısı

• Southeast University Fizik Bölümü (School of Physics) süperiletkenlik araştırma ekibi
• 3 öğrenci ve Professor Xiao birlikte çalıştı

Numune sentezi ve X-ışını kırınımı (XRD) analizi

• İki önceki araştırmanın XRD sonuçları ile yeni sentezlenen 4 parti numunenin X-ışını sonuçları karşılaştırıldı
• Koreli araştırma ekibinin bildirdiği aynı maddenin X-ışını sonuçlarıyla çok iyi eşleşti
• Bazı kalemlerde Kore ekibinin numunesine kıyasla daha yüksek saflık doğrulandı

Elektrik direnci ölçümü

• 300K'den düşük sıcaklıklara kadar sıfır empedans ölçümü yapıldı, akım olarak 1mA uygulandı
• Numune kolay kırılan (brittle) bir yapıda olduğundan düzenli biçimde işlenmesi zor olduğu için düzensiz numune kullanıldı ve dört uçlu yöntem (four-probe) uygulandı
• Yüksek sıcaklıklarda yarı iletkene benzer davranış, sıcaklık düştükçe ise dirençte azalma görüldü
• 110K seviyesinde direnç fiilen 0 oldu; direnç değeri yaklaşık 10⁻⁵~10⁻⁶ Ω, 1mA akım altında voltaj yaklaşık 10⁻⁸~10⁻⁹ düzeyindeydi
• Ölçüm cihazı PPMS idi ve ilgili noktada sinyal yükselişi doğrulandı
• Önceki ölçümlerde yaklaşık 250K civarında nedeni bilinmeyen bir direnç düşüşü gözlemlendi; sebebi henüz belirsiz

Manyetik alan altında süperiletken geçiş

• Manyetik alan uygulandığında süperiletken geçişin görece kararlı kaldığı görüldü
• Manyetik alan arttıkça geçiş sıcaklığının bir miktar kaydığı davranış gözlemlendi
• 9 ve 7 aralığında yeniden geri dönüyor gibi görünen davranışın içeriği net değil, nedeni bilinmiyor

Numuneler arası tekrarlanabilirlik

• 1 Ağustos öğleden sonra, süperiletken geçişteki direnç düşüşüne benzer davranış ilk kez doğrulandı; ancak sıfır direnç gösteren numunenin payı çok küçüktü
• Örnek sayısı artırılarak toplam 6 numune ölçüldü ve bunların yalnızca 1 tanesinde sıfır direnç gözlemlendi
• Geri kalan numunelerin çoğu yarı iletken davranış gösterdi

Meissner etkisi ölçümü

• Sıfır direnç gösteren numune için Meissner etkisi ölçümü yapıldı
• Manyetik ölçümde tam diamanyetizma gözlemlenmedi
• İlgili numunedeki süperiletken bileşen oranının görece düşük olduğu değerlendirildi

Sonuç ve sonraki planlar

• LK99 malzemesinde 110K altında sıfır direnç gözlemlenmesi başarıldı
• Ancak bu, oda sıcaklığında süperiletkenliğin kanıtı değil
• Oda sıcaklığında süperiletkenlik olup olmadığı hâlâ araştırma ve ölçüm aşamasında; ek çalışma gerekiyor
• Araştırma ekibi takip çalışmalarını sürdürecek ve iyileştirilmiş sonuçları duyurmayı planlıyor

[GN⁺]

Hacker News yorumları

• https://nitter.net/lipez400/status/1686793608626663441

• Kişisel olarak cesaret verici buluyorum. 110K gerçekten yüksek; ticari “yüksek sıcaklık” süperiletken bantlarında kullanılan YBCO’dan bile yüksek.
  Eğer doğruysa, özgün araştırma ekibinin basitçe dolandırıcılık yapmadığına dair ilk düzgün üçüncü taraf kanıt gibi görünüyor. Tamamen dolandırıcılık olsaydı, oda sıcaklığında olmasa bile gerçekten yeni bir yüksek sıcaklık süperiletkeni keşfetmiş olmaları beklenmezdi. En kötü ihtimalle ticari uygulama potansiyeli olan harika yeni bir süperiletken keşfetmişlerdir; en iyi ihtimalle de bu malzemenin varyantları arasında gerçekten oda sıcaklığında çalışan bir süperiletken olabilir. Her iki durumda da önemli bir bilimsel keşif. Tahmin piyasalarının tepki vermemesi şaşırtıcı; kaynağın güvenilirliği mi düşük, Çince bilenler anlayabilir mi merak ediyorum.

  • Tahmin piyasalarının tepki vermemesinin nedeni, bunun henüz hiçbir şeyi kanıtlamamış olması. Kullandıkları ekipmanla gerçek 0 direnç ölçülemez; süperiletkenlik en sezgisel açıklama olarak ima ediliyor ama fiilen gösterilmiş değil.
    Paylaşılan veri sınırlı olduğu için yorumlamak zor; safsızlıklar veya deney düzeneğiyle ilgili sorunlar gibi birçok olasılık var. Grafikteki ilginç malzeme özelliklerinden doğrudan oda sıcaklığı süperiletkenine atlamak zor; bu aynı zamanda bu ekibin tek doğrulama bilgisi. Üstelik numune diyamanyetizma göstermedi. Şüpheci olma nedenleri: 1) ikna edici olmaya çok yaklaşan çok sayıda video dolaşıyor, 2) diğer ekiplerin sonuçları iyi değil, 3) bu tür süperiletken keşiflerinin sonunda geçerli çıkmadığı bir geçmiş var ve 4) özgün makalenin kendisi de kuşkulu.
  • Çoğu kişi yalnızca 110K manşetine bakıyor ve bunun sonuçlarını görmüyor gibi. Bu ne dolandırıcılık ne de basit bir hata; yeniden üretimi zor bir durum olabilir.
    Bugünün başlarında videolar ikna edici olmadığı için oldukça şüpheciydim, ama bu sonuç ibreyi ciddi biçimde “gerçek olabilir” tarafına itiyor.
  • Çince bilmeseniz bile, özgün videoda 01:50 ve 02:32’ye atlarsanız ana grafikler olan XRD ve direnç verileri İngilizce başlıklarla görünüyor.
    Veriler makul görünüyor ama Fig.3(a)’da 200K~250K arasında direncin tuhaf biçimde düştüğü bir bölüm var. Fig.3(b)’de de direnç manyetik alan şiddetine göre düzensiz hareket ediyor; bu biraz garip.
  • Tahmin piyasalarının hangi yöne hareket etmesi gerektiğini düşündüğünüzü merak ediyorum. Bunun oda sıcaklığı süperiletkenliğini destekleyen mi yoksa ona karşı mı bir kanıt olduğu belirsiz.
  • Etkileyici olan, üretim yönteminin ne kadar basit olduğu. Hâlâ keşfedemediğimiz kolay ulaşılabilir bilimsel keşifler var.

• Bu malzemeye karşı şüpheci olduğum için ilk yorumu yazıyorum ama bu sonuç hafife alınmamalı. Temelde yeni bir yüksek sıcaklık süperiletkenleri ailesinin varlığını doğrulamış sayılırız; bu da 1986’daki bakır oksitlerden beri bir ilk.
  Karşılaştırma için, bakır oksitlerle ilgili ilk makalede kritik sıcaklık 36K olarak ölçülmüştü. Sonraki birkaç yıl boyunca aynı aileden başka malzemeler sentezlenip büyütme koşulları optimize edilerek bu değer 127K’ye çıkarılabildi. Bugün LK-99’da görülen 110K bir referans çizgisi oluşturdu; hem de çok iyi bir referans çizgisi. Artık heyecanlanabiliriz diye düşünüyorum.

  • Daha spesifik olarak, yeni bir süperiletkenlik mekanizmasına dayanan bir aile gibi görünüyor. Bu etki gerçekse, yalnızca LK-99 sentezini iyileştirme olasılığı büyük değil; aynı mekanizmayı kullanıp daha yüksek sıcaklıklarda çalışan, daha kolay ve ucuz üretilebilen ya da daha büyük akım taşıyabilen yeni malzemeler bulma olasılığı da var.
  • 250K’deki sıçrama, soğutma sırasında kendi kendine düzelmiş bir kötü temas gibi görünüyor. Numunenin kablolaması yenilenip yeniden ölçülürse kaybolması gerekir.
    Manyetik alan bağımlılığı ise kesinlikle biraz garip. Normalde manyetik alan arttıkça süperiletkenlik zayıflar ve kritik sıcaklığın düşmesi gerekir; burada böyle bir görünüm yok. Böylesine yüksek bir kritik sıcaklıkta süperiletkenlik çok güçlü olabilir ve uygulanan manyetik alan yeterince güçlü gelmemiş olabilir; ancak daha iyi bir ölçüm en azından kritik sıcaklıkta küçük bir düşüş göstermeliydi.
  • İçgüdüsel olarak, buradaki teorinin mevcut uygulama olan LK-99’dan daha ilginç olacağını düşünüyorum. Eğer geçerli çıkarsa, binlerce parlak araştırmacı teoriyi tekrar tekrar iyileştirip genişletecek ve uygulamaları geliştirecektir.

• Muazzam bir haber. Bu tür bir süperiletkenin keşfi tek başına bile yeterince büyük bir başarı olduğundan dolandırıcılık olasılığı azaldı.
  Yıllar boyunca yanlış ölçüm yapılmış olma olasılığı da düşüyor. Uzman olmayan biri olarak bana, Kore’deki numunenin sadece daha iyi ya da farklı bir parti olduğu ve gerçekten oda sıcaklığında süperiletkenlik gösterdiği izlenimini veriyor.

  • Uzman olmayan biri olarak bunun muazzam bir şey olduğunu nasıl bildiğinizi merak ediyorum.

• Uzman değilim ama özgün video ve yeniden üretim denemeleri olduğu gibi kabul edilirse, oda sıcaklığında güçlü diyamanyetizma gösteriyor. Süperiletkenler, süperiletken oldukları sıcaklıkta Meissner etkisi nedeniyle diyamanyetik davranır.
  O zaman bu, LK-99’un düşük sıcaklıkta süperiletken olduğu ve ayrıca oda sıcaklığında da güçlü diyamanyetizmaya sahip olduğu anlamına gelir. Süperiletken değilse Meissner etkisi yoktur. Bu sıra dışı bir şey mi?

  • Her şey sıra dışı. Çünkü burası hâlâ keşfedilmemiş alan. Her şeyin doğru çıktığını varsayarsak, bunun çeşitli safsızlıklardan kaynaklandığını düşünüyorum; tüm özellikleri kesinleştirecek kadar saf numuneler elde etmek zaman alacak gibi.
    Garip olan, daha yüksek sıcaklıktaki direnç düşüşü; ya ölçüm anomalisi ya da gerçekten tuhaf bir olgu.
  • Bizmut güçlü bir diyamanyetik maddedir ve sıfır derecenin biraz üzerindeki bir sıcaklıkta süperiletken hâle geçebilir; dolayısıyla imkânsız değil. Birçok madde zayıf diyamanyetizma gösterirken bir noktada süperiletkenlik de gösterebilir.
    Bu yüzden emsalsiz değil; ancak LK-99 bu tür özelliklere sahipse kesinlikle çok fazla araştırmaya konu olur.
  • Diyamanyetik bir malzemenin içinde kalabileceği manyetik alan “cebi” oluşturmak için birden fazla mıknatıs kullanmak gerektiğini okumuştum.
    LK-99 videolarından bazıları tek bir mıknatısa tepki verdiğini gösteriyor; bunun diyamanyetik maddelerde olmayan, süperiletkenlerde bulunan bir özellik olduğu söyleniyor.
  • Şimdiye kadar çıkan sonuçların hepsini üretimin speedrun edilmiş hâli olarak görüyorum. Yaklaşık 6 gün daha geçerse, birçok laboratuvar daha çeşitli ve daha iyi numuneler üretmiş ve epey düzgün deneyler yapmış olur.
  • Süperiletken değilse bu düzeyde diyamanyetik güç son derece istisnai olur; süperdiyamanyetizma gibi yeni bir fiziğe ve isme ihtiyaç duyarız. Bu tek başına bile hâlâ çok yararlı olurdu.
    Ancak yeni bir fiziksel olgu olma olasılığı neredeyse yok denecek kadar küçük; bu düzeyde diyamanyetizma varsa, neredeyse kesin olarak oda sıcaklığında ve atmosfer basıncında süperiletkenliğe bakıyor gibiyiz.

• İlginç. Bazı yerlerde oda sıcaklığı ve atmosfer basıncında güçlü diyamanyetizma elde ediliyor, şimdi de birileri düşük sıcaklıkta gerçekten 0 direnç bildiriyor
  Bunu biraz olumlu bir haber olarak kabul edeceğim. Yalnızca sıvı azot sıcaklık aralığında yüksek kritik sıcaklığa sahip bir süperiletken olup aynı zamanda oda sıcaklığında güçlü diyamanyetizma gösteren bir malzeme olsaydı şaşırtıcı olurdu. Ama bunun oda sıcaklığı ve atmosfer basıncında süperiletkenden daha şaşırtıcı olup olmadığından pek emin değilim

  • Kafam karıştı. Normalde ya ikisinin de olması ya da ikisinin de olmaması gerekir gibi geliyor; oda sıcaklığında iletkenlik ve diyamanyetizma gösterirken çok daha düşük sıcaklıkta süperiletkenlik gösteren bir malzeme garip
    Süperiletkenlik kaybolursa diyamanyetizmanın da kaybolmasını beklersiniz
  • Numunenin yalnızca bir kısmı süperiletken, geri kalanı normal iletken ya da yalıtkansa, süperiletken adalar diyamanyetizma gösterebilir ama birbirlerinden yalıtılmış olabilir
    O zaman akım dirençli bölgelerden geçmek zorunda kalır ve toplamda dirençle karşılaşır

• Bu arada LK-99 Wikipedia sayfasındaki kaynaklı yeniden üretme girişimleri izleme tablosu oldukça faydalı: https://en.wikipedia.org/wiki/LK-99

• Bu malzeme gerçekse, yeniden üretilebiliyorsa ve ucuza üretilebiliyorsa bunun ne anlama geldiğini alandan bir uzmanın açıklamasını isterdim
  Yorumlarda bedava enerji ve devridaim makineleri kapıdaymış gibi nefes nefese bir heyecan var; ama biraz bakınca bunun elektrik şebekesi verimliliğinin %10 artması ya da MRI’ın biraz ucuzlaması gibi bir şeye daha yakın göründü. Herkesin heyecanlandığı bariz ve ilginç uygulama nedir? Füzyon ya da tokamakta plazma hapsi sorunu mu? Mevcut süperiletken mıknatısların soğutma maliyeti net enerji üretiminin önündeki büyük engellerden biri olduğu için mi?

  • İletim kayıpları gerçekten önemli. Sahra’ya güneş panelleri döşeyip Avrupa anakarasına ve Afrika’ya sınırsız bedava enerji sağlayamamamızın gerçek nedenlerinden biri bu. Böyle bir şeyi gerçekten hayata geçirmenin lojistik sorunları bir yana, enerjiyi bir yerden başka bir yere taşırken bile kayda değer miktarda kayıp yaşanıyor
    Oda sıcaklığı ve atmosfer basıncında süperiletken olursa, enerji üretim yerinden tüketim yerine neredeyse kusursuz iletim mümkün olur. Montana’nın ücra bir bölgesine rüzgâr türbinleri kurup Chicago’ya elektrik sağlamak gibi, daha önce imkânsız olan şeyler mümkün hale gelir
  • Büyük değişim, bu malzeme yüksek manyetik akı yoğunluğuna dayanabildiğinde olur. O zaman manyetizmaya, mıknatıslara ve elektromıknatıslara dayanan neredeyse her şey tek haneli çarpanlarla daha iyi hale gelir
    Kolon başına 10 kat çıktı, kütle ya da hacim başına 10 kat çıktı ya da sadece 10 kat daha güçlü olması gibi. Pil enerji yoğunluğu NiCd’den lityum-iyona geçerken 5 kat artınca quadcopter’ların, 10 adım öteden kâğıt yakan el fenerlerinin, gazlı içecek kutusu boyutunda olup uzun tüylü halıdaki evcil hayvan tüylerini emen taşınabilir süpürgelerin ve bataryalı otomobillerin birden ortaya çıkmasını düşünün. Aynı şeyin tekrar yaşandığını hayal edin
  • Nedense aklımda, bir dolap çekmecesi açıldığında tekerlek yerine manyetik levitasyon kullanıp tamamen sessiz ve tereyağı gibi pürüzsüz hareket ettiği görüntüsü dönüp duruyor
    Manyetik levitasyon tabanlı rulmanlar da iyi olurdu
  • Çöldeki güneş enerjisini taşımak için kullanılabilir

• “extraterrestrial super islands” ifadesi birkaç kez geçiyor; Meissner etkisinin yanlış çevirisi mi merak ediyorum. Her hâlükârda havalı bir terim

  • room-temperature superconductivity ifadesinin yanlış çevrilmiş hâli
    “super islands” muhtemelen 超岛’dan gelen bir çeviri; bu da 超导, yani süperiletkenlikle aynı telaffuza sahip. 室温, yani oda sıcaklığının nasıl extraterrestrial’a dönüştüğünü bilmiyorum ama konuşma tanıma modeli fena halde kötüymüş gibi görünüyor. Belki de 室温(shi4wen1) → shi4wai4 → 室外(outdoors)/世外(out of this world) → extraterrestrial akışı olmuş olabilir

• Asıl video burada: https://www.bilibili.com/video/BV1pM4y1p7u5
  Kısaca özetlersem: Fizikçi değilim ve bilimsel bilginin çoğunu İngilizce tüketiyorum, bu yüzden biraz yanılmış olabilirim. Malzeme kolay kırılıyor ve düzenli bir biçime sokmak zor. 230K civarında garip bir direnç düşüşü var; bu ölçüm sürecinin ya da ekipmanın yarattığı bir artefakt olabilir. 1 Ağustos’ta direnci neredeyse 0 olan bir numune bulup çok heyecanlanmışlar ve daha fazlasını aramaya başlamışlar. 6 numuneyi test etmişler ama bunlardan yalnızca biri 110K altında 0 direnç göstermiş. Temelde sonuçlar kesin değil, ama umut verici