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Nov 24, 2023

Superconduttore affermato LK

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Un magnete superconduttore viene raffreddato dall'azoto liquido, producendo un forte campo magnetico che fa levitare il magnete.Credito: Patrick Gaillardin/LookAt Sciences/SPL

L'affermazione di un team coreano di aver scoperto un superconduttore che funziona a temperatura e pressione ambiente è diventata una sensazione virale e ha stimolato una serie di tentativi di replica da parte di scienziati e dilettanti. Ma gli sforzi iniziali per riprodurre sperimentalmente e teoricamente il risultato degno di nota sono falliti e i ricercatori rimangono profondamente scettici.

Il gruppo di ricerca, guidato da Sukbae Lee e Ji-Hoon Kim presso la start-up Quantum Energy Research Center di Seoul, ha affermato in preprint pubblicati il ​​25 luglio1,2 che un composto di rame, piombo, fosforo e ossigeno, denominato LK-99 , è un superconduttore a pressione ambiente e temperature superiori a 127 °C (400 Kelvin). Il team sostiene che i campioni mostrano due segni chiave della superconduttività: resistenza elettrica pari a zero e l’effetto Meissner, in cui il materiale espelle campi magnetici, portando i campioni a levitare sopra un magnete. Gli sforzi precedenti hanno raggiunto la superconduttività solo in alcuni materiali a temperature incredibilmente basse o pressioni estremamente elevate. Nessun materiale è mai stato confermato essere un superconduttore in condizioni ambientali.

La presunta superconduttività dell'LK-99 ha attirato l'attenzione immediata degli scienziati. "La mia prima impressione è stata 'no'", dice Inna Vishik, sperimentatrice della materia condensata presso l'Università della California, Davis. “Questi 'oggetti superconduttori non identificati', come vengono talvolta chiamati, vengono visualizzati in modo affidabile su arXiv. Ce n'è uno nuovo ogni anno più o meno." I progressi nella superconduttività sono spesso pubblicizzati per il loro potenziale impatto pratico su tecnologie come i chip dei computer e i treni a levitazione magnetica, ma Vishik sottolinea che tale entusiasmo potrebbe essere fuori luogo. Storicamente, i progressi nel campo della superconduttività hanno avuto enormi benefici per la scienza di base, ma pochi in termini di applicazioni quotidiane. Non esiste alcuna garanzia che un materiale superconduttore a temperatura ambiente possa essere di utilità pratica, afferma Vishik.

I primi tentativi di replicare l'LK-99, segnalati nei giorni scorsi, non hanno migliorato le prospettive del materiale. Nessuno degli studi fornisce prove dirette dell'eventuale superconduttività del materiale. (Il team coreano non ha risposto alla richiesta di commento di Nature.)

Due sforzi sperimentali separati da parte di team del National Physical Laboratory of India a Nuova Delhi3 e dell'Università Beihang a Pechino4, hanno riferito di aver sintetizzato LK-99, ma non hanno osservato segni di superconduttività. Un terzo esperimento condotto da ricercatori della Southeast University di Nanchino5 non ha rilevato alcun effetto Meissner, ma ha misurato una resistenza quasi zero nell'LK-99 a -163 °C (110 K), che è molto al di sotto della temperatura ambiente, ma elevata per i superconduttori.

Anche i teorici sono entrati nella mischia. Diversi studi teorici6,7,8,9 hanno utilizzato una tecnica computazionale chiamata teoria del funzionale della densità (DFT) per calcolare la struttura elettronica di LK-99. I calcoli DFT suggeriscono che LK-99 potrebbe avere interessanti caratteristiche elettroniche che, in altri materiali, sono state associate a comportamenti come il ferromagnetismo e la superconduttività. Ma nessuno degli studi ha trovato prove che l’LK-99 sia un superconduttore in condizioni ambientali.

I replicatori hanno prima tentato di sintetizzare LK-99, seguendo il processo descritto dal team coreano, che prevedeva la miscelazione di componenti in polvere e due fasi di riscaldamento fino a 925 °C. (Le alte temperature e l’uso del piombo hanno suscitato preoccupazioni sui tentativi di replica amatoriale, che secondo i ricercatori sono pericolosi.)

Per confermare la struttura e l'identità del materiale, i replicatori hanno utilizzato la diffrazione dei raggi X, una tecnica di imaging atomico. Il team di Beihang ha concluso che la struttura del campione era “altamente coerente” con quella dell'LK-99.