室温超伝導を再現できない？北京航空航天大学は超伝導磁気浮上を発見できなかった論文を2本続けて発表したが、米国国立研究所の計算により理論的には存在することが確認された。

韓国のチームが達成した室温超伝導は、世界中の主要な研究室で再現の熱狂を引き起こした。

先ほど、もう一つ衝撃的なニュースがありました。

7月31日16時13分、北京航空航天大学の研究者らはarXivに論文を提出し、実験結果ではLK-99に超伝導は見られなかったと述べた。

彼らが得たLK-99サンプルのX線回折パターンは韓国チームのものと一致したが、巨大な反磁性は検出できず、磁気浮上も観測されなかった。

電気輸送特性の観点から見ると、LK-99 は半導体に似ていますが、抵抗率の観点から見ると、LK-99 は超伝導体のゼロ抵抗には適合しません。

ほぼ同時刻（7月31日17時58分）に、米国国立研究所の研究者らがarXivに論文を提出し、その結果、LK-99は高温超伝導体のフェルミ準位フラットバンド特性を持つことが確認できたと発表しました。

研究者らは、米国エネルギー省の計算能力を利用して、改質鉛アパタイトの密度汎関数理論計算を行い、フェルミ準位にまたがる平坦なバンドが存在することを発見した。この構造は、多くの既知の高温超伝導体にも存在する。したがって、LK-99 は超伝導性を持つ可能性がある。

2つの論文が発表されるとすぐに、ネットユーザーは興奮しました！

現在、これら 2 つの論文は Hacker News のホット リストでトップ 2 にランクされています。

北京航空航天チーム：超伝導は発見されず

ちょうど今、北京航空航天大学の研究チームはarxivに2つの論文を発表し、LK-99の超伝導性を否定しているようだが、それはすぐに知乎で人気の検索となった。

最初の論文では、研究者らは合成材料に懸濁現象は見られなかったと述べており、これはまだ検討する必要がある。

論文アドレス: https://arxiv.org/pdf/2307.16802.pdf

研究者たちはまず段階的にそれを合成し、また.

その後、これら 2 つの材料は焼結されて化合物になります。

結果は、実験製品のXRDが韓国チームの改質鉛アパタイトのXRDと類似していることを示しました。

研究ではテストを通じて、主張されている超伝導とは反対に、化合物は半導体のような輸送挙動を示すことがわかった。

その室温での抵抗率は と高いが、研究者らの化合物の X 線回折スペクトルは、これまでに報告された構造データと非常に一致している。

さらに、圧縮ペレットを室温で市販の磁石の上に置いたところ、反発力は発生せず、磁気浮上は観察されませんでした。

これらの結果は、改質鉛アパタイト (LK-99) が室温超伝導性を持つという主張は、特に電気輸送特性の観点からの超伝導性が疑わしいため、再検討する必要があることを意味します。

クロードの論文の要約は参考用です

もう1つは、北京航空航天大学と中国科学院瀋陽国家材料科学実験室が共同で行ったLK-99の構造に関する研究です。

研究結果では、一般的に銅の導入後に絶縁体から金属への変化が起こり、体積が減少することを示しています。

論文アドレス: https://arxiv.org/pdf/2307.16040.pdf

論文では、研究者らは第一原理計算を用いてLK-99とその親化合物の電子構造を研究し、銅ドーピングの効果を解明することを目指した。

研究の結果、親化合物は絶縁体であるが、銅をドーピングすると絶縁体-金属転移が誘発され、体積収縮につながることがわかった。

フェルミ準位付近の LK-99 のバンド構造は、半分満たされたフラットバンドと完全に満たされたフラットバンドによって特徴付けられます。

両方のフラットバンドは、1/4 が占有されている O 原子の 2p 軌道と Cu の 3d 軌道が、最も近い隣接 O 原子の 2p 軌道と混合することによって生じます。

興味深いことに、研究者らはこれら 2 つの平坦なバンドに 4 つのファン ホーベ特異点を観測しました。これは低温での電子構造の歪みの不安定性を示しています。

しかし、この論文では、この物質が超伝導できるかどうかについては結論づけられていない。

要約すると、北京航空航天大学の最新の2つの研究は、一方では再現実験を通じてLK-99の超伝導性に疑問を投げかけ、他方では計算シミュレーションを通じてLK-99の構造はフェルミ準位に平坦なバンドを持っているという結論を下した。

LK-99 のケースはますます明確ではなくなり、超伝導物質であるかどうかを判断することが難しくなってきています。

米国国立研究所：シミュレーションで超伝導特性を発見

数時間前、米国のローレンス・バークレー国立研究所の研究者らもarXivに論文を提出し、LK-99に超伝導特性が存在することを確認したと主張した。

具体的には、フェルミ準位の孤立した平坦なバンドが超伝導結晶の特徴であり、LK-99 もこの特徴を備えていることが研究で判明しました。

論文では、著者らは韓国の材料で何が起こったかをシミュレーションした。銅原子が結晶構造に浸透して鉛原子と置き換わり、結晶がわずかに歪み、0.5％収縮した。

このユニークな構造はまさにこの魔法のような特性を実現するために提案されたと伝えられています。

論文アドレス: https://arxiv.org/pdf/2307.16892.pdf

ローレンス・バークレー国立研究所の研究者であるシネイド・グリフィン氏は、米国エネルギー省の計算能力を利用してこの現象をシミュレートした。

著者らは密度汎関数理論と呼ばれる計算手法を使用して、銅置換アパタイトの特性を調査した。

研究者らは、LK-99 にはフェルミ準位 (重要なエネルギー準位) の近くに「孤立フラットバンド」と呼ばれる特殊なバンド構造があることを発見した。

これらの孤立した平坦なバンドは、いくつかの確立された超伝導体ファミリーにおける高い遷移温度の特徴です。

LK-99 の孤立した平坦な帯の起源は 2 つ考えられます。

原因の 1 つは、銅イオンが物質の構造的歪み、つまり原子の配列の変化を引き起こすことです。もう一つの原因は、鉛イオンの孤立電子対が特殊な電荷密度波を形成することです。

著者らは、これらの結果は、単純化されたモデルである「2バンドモデル」がこの物質の低エネルギー物理的挙動をより適切に説明できることを示唆していると指摘している。

同時に、著者らは、材料の「電子構造」にどのような変化が起こるか、つまり、材料内でどのような伝導経路が利用可能かについても研究した。

電子の伝導経路が「超伝導」を起こすのにちょうどよい条件と位置にあることがわかった。

もっと具体的に言うと、それらは「フェルミ面」に近い。これは電気エネルギーの海面、つまり「海抜 0 フィート」のようなものです。

フェルミ面に近い伝導経路が多いほど、超伝導温度が高くなると考えられています。たとえば、「地面効果」により、航空機は海面近くを飛行しやすくなり、より大きな揚力を得ることができます。

この論文の画像は、フェルミ面上で上下に交差する「バンド」または電子の経路を示しています。

これらの興味深い伝導経路は、銅原子が格子内のありそうもない場所、つまり「高エネルギー」結合部位に浸透した場合にのみ形成されます。

つまり、結晶のごく一部にのみ銅が正確な位置にあるため、この材料の合成は困難です。

クロードの論文の要約は参考用です

韓国紙が訂正

今朝9時頃には、室温超伝導の論文の改訂版も公開されました！ネットユーザーたちは興奮してこのニュースを広めた。

今arXivにログインすると、6人の著者による室温超伝導論文が29日に修正され、第2版が投稿されていることがわかります。

2 番目のバージョンと最初のバージョンの違いは何ですか?

比較してみると、重要な変更点はこの 2 つだけであることがわかりました。

1つ目は、キーチャートが2つになるように変更されたことです。

右の図では、先ほど著者 Hyun-Tak Kim 氏が言及した y 軸の磁化率の誤差が修正されているはずであると思われます。

左: 旧バージョン、右: 新バージョン

2つ目は、韓国語の注釈が削除されたことです。

しかし、一部のネットユーザーからは「Latexエラーはまだある。以前は2回あったのに、今は1回に減った。提出前に校正するのはそんなに難しいのか？」という疑問の声が上がった。

つまり、実質的な変更点は写真のみであり、多くのネットユーザーを失望させることは避けられない。

これに先立ち、6人バージョンの論文の3人目の著者であるキム・ヒョンタク氏はデイリー・エコノミック・ニュースに対し、論文には確かにいくつかの小さな誤りがあり、チームはすでに修正中で、できるだけ早く新しいバージョンをアップロードする予定だと明らかにした。

7月28日、キム・ヒョンタク氏は電子メールで、y軸磁化率データに2つの誤りがあり、すぐに修正すると述べた。

別の電子メールで、キム・ヒョンタク氏は、修正版を27日にアップロードし、火曜日にarXivで公開される予定であると述べた。

新たな「室温超伝導体」が登場？

興味深いことに、Taj Quantum（強調追加）というブロックチェーン企業も室温超伝導を実現したと主張し、特許を申請しています。

ちょうど今朝、彼らは超伝導体の写真を公開し、それがグラフェンフォーム材料であると紹介しました。

元の特許テキストはすでに米国特許庁からダウンロードできます。

https://kdocs.cn/l/caKwDx25VrCU?f=201

しかし、たとえこれが真実だとしても、私たちが議論しているのは超伝導の最初のタイプではありません。

ネットユーザーの大多数はこれに懐疑的で、同社は単に人気を利用しようとしているだけだと考えている。

生放送ネットユーザー、オンラインで原作者に助けを求める

以前、LK-99の複製プロセスをTwitterでライブ配信したネットユーザーのアンドリュー・マカリプ氏は、第2段階で焼成される材料をまだ待っている。

同氏は、最初に合成したCuPには問題があったが、注文したポーランド製のCuPは水曜日の朝に届く予定だと述べた。

つまり、最初の最終反応は水曜日に始まり、最初のLK-99サンプルは木曜日に現れる可能性が高いということだ。

しかし、アンドリューさんは実験の進行状況を生中継した際、論文に詳細が少なすぎて実験中にLK-99の製造過程を把握するのが難しかったことに困惑したと言及した。

熱心なネットユーザーがアンドリュー氏に、LK-99の製造についてリー氏に質問できるウェブサイトを紹介した。

ウェブサイトアドレス: https://qcentre.co.kr/qna

今、アンドリューが実験中に抱いた疑問が明らかになった。

たとえば、実験プロセスの詳細は次のとおりです。

前駆体材料はどの程度の純度レベルに達する必要がありますか?必要な粒子サイズはどれくらいですか?

使用前に必要な前処理手順はありますか?

ラナーカイトの反応環境は空気ですか、それとも真空ですか?

LK99 は、最終の 925°C ステップの期間に対してどの程度敏感ですか?

実験結果についてはまだ疑問が残っています。

バルク材料と薄膜の間に見られる違いについて詳しく説明していただけますか?

バルク材料はフィルムと同じ構成ですか?

規定のレシピはどの程度再現性がありますか? また、SC の動作はサンプル間でランダムですか?

特許図22では、どの領域から抵抗値が取得されていますか?ライトグレーの領域ですか、それともダークグレーの領域ですか?

等......

現在、アンドリューはウェブサイトに質問を提出しています。

今後数日中にさらなる再現実験結果が出ると思われます。

世界中の研究者の成果を結集し、人類が常温超伝導の聖杯を勝ち取り、新たな時代を迎えることができるのかを検証します。