LK-99: equipo de Southeast University observa resistencia cero por debajo de 110 K

• En una muestra de LK99 se observó un fenómeno en el que la resistencia eléctrica se vuelve prácticamente 0 en el rango de menos de 110 K, pero no es evidencia directa de superconductividad a temperatura ambiente
• Los resultados de difracción de rayos X (XRD) de la muestra sintetizada coinciden muy bien con la muestra reportada por el equipo de investigación coreano, y en algunas secciones se confirmó una pureza más alta
• En la medición de cuatro puntas (four-probe), la parte de alta temperatura mostró comportamiento semiconductor, y al bajar la temperatura la resistencia disminuyó hasta volverse casi 0 cerca de 110 K
• De un total de 6 muestras, solo en 1 se observó resistencia cero; la mayoría de las demás mostró comportamiento semiconductor
• En la medición del efecto Meissner no se confirmó diamagnetismo completo, por lo que se considera que la proporción del componente superconductor es baja; se necesita más investigación para determinar si hay superconductividad a temperatura ambiente
• Ponente: Sun Yue (Sun Yuyue), del Departamento de Física de Southeast University

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Resumen del estudio y anuncio principal

• Se organizó la investigación más reciente sobre LK99 para distinguirla de las interpretaciones exageradas o distorsionadas en reportes externos y medios propios mediante una explicación directa
• Aunque no se pudo confirmar la existencia del fenómeno de superconductividad en sí, sí se logró observar resistencia cero por debajo de 110 K
  • Esta observación podría ser una evidencia importante que respalde su posible existencia
• El artículo relacionado está previsto para redactarse y publicarse en la cuenta del equipo, y el texto completo se dará a conocer pronto

Composición del equipo de investigación

• Equipo de investigación en superconductividad de la School of Physics de Southeast University
• Trabajo conjunto de 3 estudiantes y el profesor Xiao

Síntesis de muestras y análisis por difracción de rayos X (XRD)

• Comparación entre los resultados de XRD de dos estudios previos y los resultados de rayos X de 4 lotes de muestras recién sintetizadas
• Los resultados de rayos X del mismo material reportado por el equipo coreano coinciden muy bien
• En algunos apartados se confirmó una pureza más alta que en la muestra del equipo coreano

Medición de resistencia eléctrica

• Medición de impedancia cero desde 300 K hasta baja temperatura, con una corriente aplicada de 1 mA
• Como la muestra es frágil (brittle) y es difícil procesarla con una forma regular, se usó una muestra irregular y se aplicó el método de cuatro puntas (four-probe)
• A altas temperaturas mostró comportamiento similar al de un semiconductor, y la resistencia disminuyó al bajar la temperatura
• A 110 K la resistencia fue prácticamente 0, con un valor de alrededor de 10⁻⁵~10⁻⁶ Ω; con una corriente de 1 mA, el voltaje estuvo en torno a 10⁻⁸~10⁻⁹
• El equipo de medición fue un PPMS, y se confirmó un aumento de señal en ese punto
• En una medición anterior se observó una caída de resistencia de causa desconocida cerca de 250 K, y la causa sigue sin aclararse

Transición superconductora bajo campo magnético

• Al aplicar un campo magnético, la transición superconductora se mantuvo relativamente estable
• Se observó un comportamiento en el que la temperatura de transición se desplaza parcialmente al aumentar el campo magnético
• El comportamiento que parece regresar de nuevo en los intervalos 9 y 7 es poco claro en el contenido, y su causa es desconocida

Reproducibilidad por muestra

• En la tarde del 1 de agosto se confirmó por primera vez un comportamiento similar a la caída de resistencia de una transición superconductora, aunque la proporción de muestras con resistencia cero es muy pequeña
• Al ampliar la muestra, se midieron un total de 6 muestras, y solo en 1 se observó resistencia cero
• La mayoría de las demás muestras mostró comportamiento semiconductor

Medición del efecto Meissner

• Se realizó la medición del efecto Meissner en la muestra con resistencia cero
• En la medición magnética no se observó diamagnetismo completo
• Se considera que la proporción del componente superconductor en esa muestra es relativamente baja

Conclusiones y planes a futuro

• Se logró observar resistencia cero por debajo de 110 K en el material LK99
• Sin embargo, esto no es evidencia de superconductividad a temperatura ambiente
• La posibilidad de superconductividad a temperatura ambiente sigue aún en fase de exploración y medición, por lo que se necesita investigación adicional
• El equipo continuará con el trabajo de seguimiento y prevé presentar resultados mejorados

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Opiniones en Hacker News

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

• Personalmente, me parece alentador. 110K es realmente alto, incluso más alto que YBCO, usado en cintas superconductoras comerciales de “alta temperatura”
  Si esto es cierto, parece la primera evidencia decente de terceros de que el equipo original no está simplemente cometiendo un fraude. Si fuera un fraude total, no habrían descubierto de verdad un nuevo superconductor de alta temperatura, aunque no sea a temperatura ambiente. En el peor de los casos, habrían descubierto un nuevo superconductor genial con posibles aplicaciones comerciales; en el mejor, alguna variante de este material podría ser realmente un superconductor a temperatura ambiente. En cualquiera de los dos casos, es un descubrimiento científico importante. Me sorprende que los mercados de predicción no estén reaccionando; me pregunto si será porque la fuente tiene poca credibilidad, quizá alguien que sepa chino pueda aclararlo

  • Los mercados de predicción no están reaccionando porque esto todavía no demuestra nada. Con el equipo usado no se puede medir una resistencia 0 real; la superconductividad solo se sugiere como la explicación más intuitiva, pero no se ha demostrado realmente
    Los datos publicados son limitados y difíciles de interpretar, y hay muchas posibilidades, como contaminantes o problemas con el montaje experimental. Es difícil saltar directamente de unas propiedades interesantes en una gráfica a un superconductor a temperatura ambiente, y además es la única información confirmatoria de este equipo. Encima, la muestra no mostró diamagnetismo. Las razones para ser escéptico son: 1) circulan muchos videos que están a punto de ser convincentes, 2) los resultados de otros equipos no son buenos, 3) hay un historial de este tipo de descubrimientos de superconductividad que al final no se sostienen, y 4) el propio artículo original también es sospechoso
  • Creo que la mayoría solo ve el titular de 110K y no sus implicaciones. Puede que no sea fraude ni un simple error, sino algo difícil de reproducir
    Al principio de hoy yo era bastante escéptico porque los videos no eran convincentes, pero este resultado empuja mucho hacia el lado de “podría ser real”
  • Aunque no sepas chino, si saltas al 01:50 y al 02:32 del video original, aparecen las figuras clave de XRD y datos de resistencia con leyendas en inglés
    Los datos parecen plausibles, pero en la Fig.3(a) hay una caída rara de la resistencia entre 200K y 250K. La Fig.3(b) también se ve algo extraña, porque la resistencia se mueve de forma irregular según la intensidad del campo magnético
  • Me pregunto hacia qué dirección se supone que deberían moverse los mercados de predicción. No está claro si esto es evidencia a favor o en contra de la superconductividad a temperatura ambiente
  • Lo impresionante es lo simple que es el método de fabricación. Todavía quedan descubrimientos científicos al alcance de la mano que no hemos encontrado

• Soy escéptico sobre este material, por eso dejo el primer comentario, pero este resultado no debe subestimarse. Básicamente confirma la existencia de una nueva familia de superconductores de alta temperatura, la primera desde los óxidos de cobre en 1986
  Como referencia, en el artículo inicial sobre los óxidos de cobre, la temperatura crítica se midió en 36K. Durante los años siguientes, al sintetizar otros materiales de la misma familia y optimizar las condiciones de crecimiento, lograron subirla hasta 127K. Los 110K mostrados hoy en LK-99 establecen una línea base, y una muy buena. Creo que ya podemos emocionarnos

  • Más concretamente, parece una familia basada en un nuevo mecanismo de superconductividad. Si este efecto es real, no solo habría mucho margen para mejorar la síntesis de LK-99, sino también para buscar nuevos materiales que usen el mismo mecanismo y funcionen a temperaturas más altas, sean más fáciles y baratos de fabricar, o puedan conducir corrientes mayores
  • El salto en 250K parece un mal contacto que se resolvió solo durante el enfriamiento. Si vuelven a cablear la muestra y repiten la medición, debería desaparecer
    La dependencia del campo magnético sí es algo extraña. Normalmente, cuanto mayor es el campo magnético, más se debilita la superconductividad y debería bajar la temperatura crítica, pero aquí no se ve eso. Con una temperatura crítica tan alta, podría ser que la superconductividad sea muy fuerte y que el campo magnético aplicado no haya sido lo bastante intenso, pero una mejor medición debería mostrar al menos una pequeña caída de la temperatura crítica
  • Mi intuición es que la teoría aquí será más interesante que la aplicación actual, LK-99. Si se sostiene, miles de investigadores brillantes iterarán y ampliarán la teoría, y pulirán sus aplicaciones

• Es una noticia enorme. Solo descubrir un superconductor de este tipo ya sería un logro suficientemente grande como para que la posibilidad de fraude haya bajado
  También baja la posibilidad de que lo hayan medido mal durante años. Desde la perspectiva de un no experto, parece que la muestra coreana simplemente era mejor o de otro lote, y que realmente muestra superconductividad a temperatura ambiente

  • Como no experto, me pregunto cómo sabes que esto es algo enorme

• No soy experto, pero si tomamos al pie de la letra el video original y los intentos de reproducción, muestra un fuerte diamagnetismo a temperatura ambiente. Los superconductores son diamagnéticos a su temperatura superconductora por el efecto Meissner
  Entonces eso significaría que LK-99 es superconductor a baja temperatura y, por separado, también tiene un fuerte diamagnetismo a temperatura ambiente. Si no es superconductor, no hay efecto Meissner. ¿Eso sería algo inusual?

  • Todo es inusual. Todavía es territorio inexplorado. Suponiendo que todo resulte ser cierto, creo que se deberá a varias impurezas, y tomará tiempo obtener una muestra lo bastante pura como para fijar todas sus propiedades
    Lo extraño es la caída de resistencia a temperaturas más altas, que o bien es un error de medición o un fenómeno realmente rarísimo
  • El bismuto es un diamagneto fuerte y puede entrar en estado superconductor a una temperatura apenas por encima de cero, así que no es imposible. Muchos materiales presentan un diamagnetismo débil y también muestran superconductividad en algún punto
    Así que no sería algo sin precedentes, pero si LK-99 tiene esas propiedades, sin duda será objeto de mucha investigación
  • Leí que en los materiales diamagnéticos hay que colocar varios imanes para crear una “bolsa” de campo magnético donde el material pueda quedarse
    Varios videos de LK-99 muestran que reacciona ante un solo imán, y dicen que esa es una propiedad que no tienen los materiales diamagnéticos, sino los superconductores
  • Creo que todos los resultados ya publicados son producto de hacer un speedrun de la producción. En unos 6 días más, varios laboratorios habrán fabricado muestras más variadas y mejores, y habrán hecho experimentos bastante decentes
  • Si no es un superconductor, una intensidad de diamagnetismo así sería extremadamente inusual y haría falta nueva física y un nombre como superdiamagnetismo. Eso por sí solo seguiría siendo muy útil
    Pero la probabilidad de que sea un fenómeno físico nuevo se ha vuelto casi despreciable, y con un diamagnetismo de este nivel parece casi seguro que estamos viendo superconductividad a temperatura ambiente y presión ambiente

• Interesante. En algunos lugares están obteniendo un fuerte diamagnetismo a temperatura y presión ambiente, y ahora alguien está reportando resistencia cero real a baja temperatura.
  Lo tomaré como una noticia ligeramente positiva. Sería sorprendente que fuera un material que solo tiene una temperatura crítica alta en el rango de temperaturas del nitrógeno líquido y, al mismo tiempo, muestra un fuerte diamagnetismo a temperatura ambiente. Aunque no sé si eso sería más sorprendente que un superconductor a temperatura y presión ambiente.

  • Estoy confundido. Normalmente parecería que debería tener ambas cosas o ninguna, pero es raro hablar de un material que muestra conductividad y diamagnetismo a temperatura ambiente, y superconductividad a una temperatura mucho más baja.
    Uno esperaría que, si desaparece la superconductividad, también desaparezca el diamagnetismo.
  • Si solo una parte de la muestra es superconductora y el resto es un conductor normal o un aislante, las islas superconductoras podrían mostrar diamagnetismo y aun así estar aisladas entre sí.
    Entonces la corriente tendría que pasar por regiones con resistencia, así que en conjunto experimentaría resistencia.

• Como referencia, la página de Wikipedia de LK-99 tiene una tabla de seguimiento de intentos de reproducción con fuentes que resulta bastante útil: https://en.wikipedia.org/wiki/LK-99

• Me gustaría que algún experto del área explicara qué significaría si este material fuera real, reproducible y barato de fabricar.
  En los comentarios hay mucha emoción desbordada, como si la energía gratis y las máquinas de movimiento perpetuo estuvieran a la vuelta de la esquina, pero por lo poco que busqué, parece más cercano a que la red eléctrica sea 10% más eficiente o que las MRI sean un poco más baratas. ¿Cuál sería la aplicación obvia e interesante que tiene a todos tan emocionados? ¿La fusión nuclear o el problema del confinamiento en tokamaks? ¿Porque el costo actual de enfriar imanes superconductores es una de las grandes barreras para la producción neta de energía?

  • Las pérdidas de transmisión sí importan. Son una de las verdaderas razones por las que no podemos cubrir el Sahara con paneles solares y suministrar energía gratis ilimitada a Europa continental y África. Dejando de lado el problema logístico de lograr algo así en la práctica, se pierde una cantidad considerable solo al mover la energía de un lugar a otro.
    Con un superconductor a temperatura y presión ambiente, sería posible transmitir electricidad casi perfectamente desde el lugar de producción hasta el de consumo. Se volverían posibles cosas antes inviables, como poner turbinas eólicas en zonas remotas de Montana para abastecer de electricidad a Chicago.
  • El gran cambio llega si este material puede soportar una alta densidad de flujo magnético. Entonces casi todo lo que depende del magnetismo, los imanes o los electroimanes mejora en un orden de magnitud.
    Sería algo como 10 veces más potencia por columna, 10 veces más potencia por unidad de masa o volumen, o simplemente 10 veces más potente. Piensa en cómo, cuando la densidad energética de las baterías aumentó 5 veces al pasar de Ni-Cd a ion de litio, de pronto aparecieron los cuadricópteros, linternas capaces de quemar papel a 10 pasos, aspiradoras portátiles del tamaño de una lata de refresco que succionan pelos de mascotas de una alfombra de pelo largo, y autos eléctricos. Imagina que eso vuelve a pasar.
  • Por alguna razón no dejo de imaginar un cajón de gabinete que, al abrirlo, en vez de ruedas usa levitación magnética y se mueve de forma totalmente silenciosa y suave como mantequilla.
    Los rodamientos basados en levitación magnética también sonarían bien.
  • Podría usarse para transportar energía solar desde el desierto.

• La expresión “extraterrestrial super islands” aparece varias veces, y me pregunto si será una mala traducción del efecto Meissner. En cualquier caso, es un término genial.

  • Es una mala traducción de room-temperature superconductivity.
    “super islands” probablemente venga de 超岛, que se pronuncia igual que 超导, es decir, superconductividad. No sé cómo 室温, es decir, temperatura ambiente, terminó convertido en extraterrestrial, pero el modelo de reconocimiento de voz parece haber sido terriblemente malo. Quizá el flujo haya sido 室温(shi4wen1) → shi4wai4 → 室外(outdoors)/世外(out of this world) → extraterrestrial.

• El video real está aquí: https://www.bilibili.com/video/BV1pM4y1p7u5
  Resumen breve: no soy físico y consumo la mayor parte de la información científica en inglés, así que podría equivocarme un poco. El material se rompe con facilidad y es difícil darle una forma regular. Hay una caída extraña de resistencia cerca de 230K, que podría ser un artefacto del proceso de medición o del equipo. El 1 de agosto encontraron una muestra con resistencia casi cero, se emocionaron mucho y empezaron a buscar más. Probaron 6 muestras, pero solo una de ellas mostró resistencia cero por debajo de 110K. Básicamente, los resultados no son concluyentes, pero son prometedores.