- Des résultats expérimentaux de suivi rapportent l’obtention d’un échantillon en cristal LK-99 de plomb-apatite modifiée présentant une lévitation magnétique à température et pression ambiantes, avec un angle de lévitation observé plus grand que celui de l’échantillon initial de Sukbae Lee
- La synthèse repose sur une méthode à l’état solide passant par des précurseurs de Lanarkite et de phosphure de cuivre, et le matériau cible de composition Pb10-xCux(PO4)6O est préparé sous une condition de 10^-2 Pa
- Lors des mesures magnétisation-température, l’échantillon massif montre une transition en ZFC/FC à environ 326 K·299 K, tandis que les cristaux micrométriques sélectionnés par répulsion magnétique montrent une transition vers 340 K
- Les cristaux micrométriques ont montré un phénomène de lévitation se redressant verticalement par rapport au substrat à l’approche d’un aimant puissant, et les auteurs indiquent qu’un test d’attraction séparé a exclu un effet ferromagnétique car l’échantillon n’était pas attiré par l’aimant
- Ces résultats conduisent à une interprétation selon laquelle la cristallinité et le dopage au Cu sont importants, mais des vérifications supplémentaires, comme des tests électriques à température ambiante, restent nécessaires
Objectif de synthèse et de validation de LK-99
- Sukbae Lee et ses co-auteurs avaient affirmé que le cristal de plomb-apatite modifiée LK-99 pouvait présenter une supraconductivité à température et pression ambiantes, avec une température critique Tc supérieure à 400 K et l’apparition d’un phénomène de lévitation de Meissner
- Dans cette étude, l’équipe rapporte avoir synthétisé des cristaux de LK-99 et obtenu un échantillon capable de lévitation magnétique à température ambiante
- Elle indique que l’angle de lévitation observé est plus grand que celui de l’échantillon de Sukbae Lee
Méthode de synthèse et caractéristiques des échantillons
- Les échantillons de LK-99 ont été produits avec une composition Pb10-xCux(PO4)6O, avec 0.9 < x < 1.1
- La synthèse utilise une méthode à l’état solide similaire à celle rapportée par Sukbae Lee et ses co-auteurs
- Synthèse du précurseur Lanarkite, soit Pb2(SO4)O
- Synthèse de cristaux de phosphure de cuivre, soit Cu3P
- Puis synthèse du produit cible LK-99
- Toutes les réactions sont réalisées sous 10^-2 Pa
- La structure cristalline est présentée comme une forme dans laquelle un atome de Cu remplace l’un des quatre atomes de Pb(2)
Résultats des mesures magnétisation-température
- La courbe magnétisation-température des échantillons LK-99 est mesurée avec le système de mesure des propriétés physiques PPMS DynaCool
- Les mesures sont effectuées sous un champ magnétique de 10 Oe en modes ZFC et FC
- L’échantillon 1 est un échantillon massif macroscopique gris-noir
- La courbe ZFC montre une transition diamagnétique vers 326 K
- La courbe FC montre une transition diamagnétique vers 299 K
- Les auteurs estiment que ce résultat est similaire à celui rapporté précédemment par Sukbae Lee
- L’échantillon 2 est un cristal micrométrique sélectionné par répulsion magnétique
- Il a une forme triangulaire, avec une longueur de côté d’environ 120 μm et une épaisseur d’environ 20 μm
- Sa température de transition diamagnétique est d’environ 340 K, légèrement plus élevée que celle de l’échantillon macroscopique
- L’équipe interprète cela comme le signe que l’échantillon 2 présente une pureté plus élevée, une meilleure cristallinité et un meilleur dopage au Cu
Lévitation magnétique à température et pression ambiantes et exclusion du ferromagnétisme
- L’échantillon 2 montre un phénomène de lévitation magnétique à température et pression ambiantes
- Lorsqu’un aimant puissant s’approche, l’échantillon s’élève et se dresse complètement à la verticale par rapport au substrat
- Lorsque l’aimant s’éloigne, l’échantillon retombe sur le substrat
- Les auteurs indiquent que cet angle de lévitation est plus grand que celui de l’échantillon de Sukbae Lee
- Dans un test d’attraction séparé, l’échantillon 2 ne montre pas de réaction d’attraction envers un aimant puissant
- L’équipe en conclut que l’effet ferromagnétique de l’échantillon 2 peut être écarté
- Vidéos complémentaires :
- Supplementary video 1 : effet Meissner de l’échantillon 2
- Supplementary video 2 : test d’exclusion du ferromagnétisme pour l’échantillon 2
Interprétation et vérifications restantes
- Les auteurs interprètent les différences de diamagnétisme entre échantillons comme indiquant que les modifications de structure de bande électronique induites par le cuivre et l’oxygène dans les oxydes phosphatés pourraient être liées à un mécanisme potentiel de supraconductivité
- Ils relient cette interprétation à plusieurs travaux théoriques allant dans le même sens
- En conclusion, ils résument avoir obtenu dans le matériau LK-99 des transitions diamagnétiques cohérentes et un angle de lévitation important à température et pression ambiantes
- La cristallinité et un dopage au Cu approprié sont mis en avant comme conditions clés
- Des vérifications plus cohérentes, comme des tests électriques à température ambiante, sont nécessaires pour confirmer le potentiel des oxydes phosphatés
- Les données peuvent être obtenues auprès de l’auteur correspondant sur demande raisonnable, et les auteurs déclarent ne pas avoir de conflits d’intérêts
1 commentaires
Avis de Hacker News
Je comprends que cet article ait été rédigé à la hâte pour annoncer rapidement la découverte, mais c’est frustrant de voir qu’il manque autant d’informations clés sur le protocole expérimental.
Écrire simplement que « toutes les réactions ont été réalisées à 10^-2 Pa » ne suffit pas. Je comprends qu’il s’agit de pression absolue, mais il faut savoir si c’était dans une étuve sous vide, dans un flacon de quartz scellé, sous purge d’argon ou dans l’air.
Le profil de température indique bien le temps de montée et le temps de maintien, mais pas la vitesse de refroidissement ni le temps de fin. Le fait de sortir immédiatement l’échantillon pour le laisser refroidir à l’air, ou de maintenir le vide jusqu’à température ambiante, est important pour la reproductibilité.
Ce genre de détails ne prend presque pas de temps à ajouter dans un article, et pourtant ils manquent ; à mon avis, cette attitude rend la reproduction scientifique difficile.
Cela dit, pour être complet, il aurait été mieux d’ajouter simplement le mot « vide ». Je me souviens aussi que les anciennes graduations 0–30 des manomètres à mercure prêtaient à confusion.
J’espère que l’on ira au-delà de la publication ouverte façon arXiv vers une vraie science ouverte avec des espaces de collaboration.
La semaine passée m’a rappelé l’histoire de l’invention du transistor par Bardeen et Brattain.
Au début, il fonctionnait à peine, se cassait si l’on touchait simplement la table, et une troisième personne revendiquait aussi le mérite. J’ai envie de rester sceptique, mais le fait que la reproduction soit difficile me semble finalement assez normal. Il est intéressant que d’autres personnes aient maintenant réussi à le faire fonctionner.
Je me demande pourquoi on utilise des méthodes indirectes comme la lévitation ou le diamagnétisme pour prouver que ce matériau est supraconducteur.
J’ai l’impression de rater quelque chose : pourquoi ne pas simplement mesurer si le courant y circule sans résistance ?
Le diamagnétisme est, si je comprends bien, l’une des méthodes relativement moins sujettes aux erreurs pour montrer un effet supraconducteur.
Tant que l’on ne pourra pas produire en masse un matériau parfait, les mesures de résistivité risquent de ne pas apporter grand-chose.
Il est donc plus facile d’observer les phénomènes étranges que tous les supraconducteurs présentent dans un champ magnétique, par exemple la lévitation magnétique.
Cela ressemble au même cas que la vidéo publiée il y a quelques jours : https://news.ycombinator.com/item?id=36953396
À l’époque, beaucoup demandaient s’il s’agissait de supraconductivité ou simplement de diamagnétisme ; je me demande si le nouvel article répond à cette question.
Le fait que la température de transition baisse en présence d’un champ magnétique est également important. Si l’article n’est pas truqué, c’est la preuve positive la plus forte qu’il se passe quelque chose au-delà d’un simple diamagnétisme, et pour la première fois j’estime la probabilité à plus de 50 %.
Deuxièmement, seuls les supraconducteurs peuvent avoir un champ magnétique net nul et présenter une lévitation « stable ». Dans la vidéo, même lorsqu’on approche un aimant et qu’on le retourne, le fragment reste globalement en place.
Un diamagnétique ordinaire a tendance à suivre la direction du champ externe appliqué, et risque donc de se déplacer latéralement ; c’est pourquoi on utilise généralement un réseau de Halbach pour compenser les forces et obtenir une lévitation stable.
Elles fournissent des indices solides d’une forme de transition diamagnétique autour de 320 K. Indépendamment du fait que ce soit dû ou non à la supraconductivité, il semble très probable que ce matériau possède des propriétés magnétiques intéressantes.
L’équipe Varda a publié une vidéo en haute résolution montrant le diamagnétisme : https://twitter.com/andrewmccalip/status/1687405505604734978
La gravité est beaucoup plus faible que la force électromagnétique ; ont-ils calibré le dispositif pour compenser presque exactement le poids exercé sur l’échantillon ? Je me demande pourquoi ils ne le poussent pas un peu plus fort vers le haut au point de faire sauter le couvercle du récipient
Je n’irais pas encore jusqu’à faire de la « chirurgie de roche » en découpant l’échantillon pour retirer du poids inutile. L’agencement en damier de 4 aimants qu’on utilise généralement avec des plaques de graphite pyrolytique pourrait ne pas fonctionner, car l’échantillon n’est pas plat
Il serait aussi utile de retourner l’aimant, et le chauffer pour montrer qu’il retombe à une certaine température semble une bonne idée. Dans ce cas, il semble qu’il faudrait rester sous 100 °C. Quoi qu’il en soit, l’effet de démonstration et une bonne qualité vidéo sont importants
https://en.wikipedia.org/wiki/LK-99#Replication_attempts
Cet article Wikipedia résume bien les tentatives de réplication jusqu’à présent, y compris cet article
Plus ça a l’air de se vérifier, plus j’ai vraiment la chair de poule pour la première fois depuis des années. Dans le bon sens
Le changement que cela pourrait apporter serait comparable au moment où Faraday, Volta et les scientifiques des XVIIe et XVIIIe siècles ont commencé à comprendre les principes de l’électricité. Eux non plus ne savaient pas à quel point tous les aspects de la vie changeraient au cours du siècle suivant
J’ai fait de la physique des particules, et une bonne partie des systèmes complexes servait à maintenir les aimants supraconducteurs suffisamment froids. Si c’est possible à température ambiante, tout ce système de refroidissement devient inutile
Les réacteurs à fusion reposent aussi sur des aimants supraconducteurs, ce qui pourrait avoir un impact majeur sur les futurs réacteurs à fusion. Les contraintes du type JET, où l’on ne fait tourner les aimants que quelques secondes avant surchauffe, seraient également réduites
Je comprends théoriquement le concept de supraconductivité à température ambiante, mais si c’est vraiment le cas, j’ai du mal à imaginer comment le monde changerait
Si cela devient possible, on pourrait faire une IRM lors du bilan de santé annuel. On pourrait diagnostiquer d’innombrables maladies et 95 % des cancers, et comparer automatiquement chaque année avec le scan précédent pour biopsier en cas de changement de forme
La science médicale serait elle aussi révolutionnée. Aujourd’hui, nous avons si peu de données sur la façon dont les tumeurs bénignes existent chez les gens que, pour savoir si une masse pose problème, on en est réduit à demander s’il y a d’autres symptômes. De nouveaux dispositifs médicaux comme les SQUID deviendraient aussi possibles
L’IRM d’imagerie souterraine pourrait aussi faire faire un bond à l’archéologie, à la paléontologie, à la géologie et à l’exploration des ressources. On pourrait traverser un désert en voiture en recherchant des signaux de fossiles, de failles ou de minéraux
Avec une boucle de lancement, le coût du voyage spatial deviendrait pratiquement négligeable, et les déplacements longue distance seraient bon marché et peu polluants. On pourrait atteindre l’orbite basse uniquement avec de l’électricité, ou accélérer des avions à plusieurs fois la vitesse du son
Le stockage sur le réseau, les centrales de pointe et le suivi de charge pourraient devenir presque obsolètes. Des lignes aériennes supraconductrices relieraient tous les pays, et l’électricité nucléaire américaine pourrait faire tourner des usines chinoises, ou le solaire australien chauffer des maisons canadiennes. Les interconnexions HVDC deviendraient elles aussi obsolètes, et on pourrait finir par s’éloigner du courant alternatif
Les CPU pourraient être 10 à 50 % plus efficaces, et les GPU encore davantage. Les fils surchargés cesseraient de conduire, ce qui réduirait aussi les incendies, en particulier les incendies domestiques
Si c’est réellement reproductible et industriellement viable, j’ai le sentiment qu’on pourrait retrouver un rythme de changement façon années 1960
Cela dit, même en incluant la fusion, il faudra toujours réduire les émissions de CO2, changer nos modes de vie, minimiser la consommation et faire face aux impacts climatiques déjà verrouillés
Je suis aussi curieux des progrès des circuits intégrés à base de graphène et du calcul optique. J’aimerais voir une nouvelle Lisp Machine fondée sur les supraconducteurs d’ici 2030. Le maniement « open source » du plomb n’est peut-être pas idéal, mais cela correspond à l’attitude à la Alan Kay selon laquelle le futur s’invente
Il suffit d’imaginer les jouets géniaux que des supraconducteurs à température ambiante rendraient possibles
Et les lignes à haute tension qu’on ne peut pas construire à cause des permis auraient certes zéro perte d’énergie si elles étaient effectivement construites, mais on ne les construira probablement pas
Premièrement, les appareils qui utilisent déjà des supraconducteurs deviendront beaucoup moins chers à fabriquer et à exploiter, puisqu’ils n’auront plus besoin d’être refroidis. Cela inclut les IRM, certains capteurs, les aimants de forte puissance pour la recherche sur la fusion, ainsi que les grands générateurs et moteurs
Deuxièmement, les dispositifs pour lesquels les supraconducteurs apporteraient une amélioration, mais qui n’ont aujourd’hui aucun sens économique ou pratique. Ceux qui réussiront relèvent surtout de la conjecture, mais on peut imaginer des puces de calcul, des capteurs supplémentaires, des œuvres d’art comme des sculptures en lévitation permanente, de petits moteurs et générateurs
Il y aura sans doute aussi de nombreuses catégories que nous n’avons pas encore imaginées et qui bénéficieront de la résistance nulle ou de l’expulsion du champ magnétique
Ce qui est assez ironique dans cette histoire, c’est que l’ancien employé qui a publié sans autorisation pourrait recevoir le mérite d’avoir porté cela à la connaissance du monde
L’équipe de recherche travaillait dessus depuis longtemps, mais désormais le monde entier va l’étudier et explorer d’autres méthodes et combinaisons de matériaux. Il pourrait aussi y avoir des tentatives pour améliorer la conception originale et contourner les brevets
S’il ne l’avait pas révélé, on ne sait pas combien de temps cela serait resté caché, et il avait peut-être pour motivation de le faire connaître au monde afin que cela profite à l’humanité
Comme le domaine avait récemment connu des affaires de fraude sensationnalistes, les revues devaient être très sceptiques. Ils étaient peut-être en train de préparer un article comprenant des expériences convaincantes et l’envoi d’échantillons à des laboratoires indépendants, mais ils ont été contraints de publier en urgence, en gros, ce qu’ils avaient, ce qui a pu rendre leurs affirmations moins solides
Les essais et les reproductions auraient pu commencer à bien plus grande échelle il y a 10 ans, et je ne vois pas quel bénéfice ils ont tiré d’une diffusion aussi lente de la recherche
Danijel Djurek aurait affirmé avoir découvert à la fin des années 1980 un mélange de céramiques supraconductrices, mais il n’aurait pas pu en déterminer la structure et la composition, et les recherches auraient été interrompues par la guerre après la séparation de la Croatie de la Yougoslavie
Source de l’extrait : http://www.rexresearch.com/djurek/djurek.htm
Cela suggère qu’il a pu y avoir des désaccords autour de la publication pour des raisons commerciales, notamment liées aux brevets. Ils essayaient peut-être de fabriquer un produit vendable avant que d’autres ne le reproduisent
L’ancien employé qui l’a publié sans autorisation mérite donc clairement le crédit d’avoir porté cela à la connaissance du monde, et l’humanité devrait peut-être le voir ainsi plutôt que de le stigmatiser
KR20210062550A - Mehtod of manufacturing ceramic composite with low resistance including superconductors and the composite thereof -
https://patents.google.com/patent/KR20210062550A/en
Les tentatives de reproduction de LK-99 en laboratoire jusqu’ici sont : deux de HUST : https://www.bilibili.com/video/BV14p4y1V7kS/ https://www.bilibili.com/video/BV13k4y1G7i1/
Une de l’USTC : https://www.bilibili.com/video/BV1Ex4y1X7ix/ Ce petit échantillon peut tenir debout sur sa partie pointue
Une de Qufu Normal University : https://www.zhihu.com/zvideo/1669820225079070720
Une qui a un contexte THU, mais est présentée comme un projet personnel : https://www.bilibili.com/video/BV14z4y1s7Vo
Je me demande pourquoi davantage de laboratoires hors de Chine ne fabriquent pas du LK-99 et ne publient pas de vidéos
Les financements de court terme sont souvent meilleurs que ceux de leurs homologues américains ou européens, mais ils manquent de stabilité de carrière à long terme. Ils doivent donc poursuivre des percées potentielles comme LK-99 non seulement par passion ou curiosité, mais aussi pour survivre
Le système chinois comporte aussi beaucoup de prix, de financements et de titres liés à l’âge, qui ne sont pas seulement honorifiques mais essentiels à la progression de carrière, ce qui accroît encore le sentiment d’urgence et la concurrence entre jeunes chercheurs
Ils n’ont peut-être pas encore réussi de reproduction décisive, et peuvent hésiter à publier des résultats négatifs de peur que quelqu’un obtienne plus tard un résultat clairement positif
Ils peuvent aussi traiter avec plus de prudence des résultats dont ils ne sont pas encore sûrs à 100 %, ou préférer la voie traditionnelle consistant à publier un article après évaluation par les pairs plutôt que de faire de la science sous les projecteurs
Ils peuvent ne pas vouloir publier une vidéo YouTube et gérer une énorme interaction, ou craindre de se tromper
En machine learning aussi, après une grosse annonce, des articles de faible qualité affluent pour être les « premiers ». Mais à long terme, cela a peu d’importance, car faire du bon travail prend du temps
Les bons laboratoires ne veulent pas publier des résultats ambigus et à moitié aboutis ; ils veulent produire des résultats complets, décisifs et de grande qualité, dont ils peuvent répondre. C’est cela qui fait avancer la science
Beaucoup de laboratoires travaillent sûrement sur LK-99, mais ils ne publieront pas ce genre d’analyses approximatives
La traduction du titre est : « Si la supraconductivité à température ambiante est vraiment reproduite, je mangerai de la merde ». Depuis, le sujet est devenu brûlant sur bilibili, et la première vidéo de reproduction de LK-99 a presque atteint 10 millions de vues