Учёные нашли источник «сверхпроводимости» LK-99 — грязные образцы и невежество экспериментаторов
Революция в сверхпроводимости, которую предвещало открытие южнокорейского материала LK-99, официально отменяется. Международная группа исследователей поставила точку в спорах, длившихся несколько недель: чистый кристалл LK-99 оказался не сверхпроводником, а изолятором. Причиной сенсации стали банальные загрязнения образцов и ошибки в интерпретации данных.
Чистый эксперимент разрушил иллюзии
Ученые из Института исследования твердого тела Макса Планка в Штутгарте пошли по пути, отличному от южнокорейской группы. Вместо синтеза методом отжига, который неизбежно вносит примеси, они вырастили монокристаллы LK-99. Это позволило получить материал с химической формулой Pb8.8Cu1.2P6O25 в абсолютно чистом виде.
Результат оказался однозначным: сверхчистый LK-99 демонстрирует свойства изолятора. Ни о каком нулевом сопротивлении или эффекте Мейсснера (левитации) речи не идет. Материал проявляет лишь слабые ферромагнитные и диамагнитные свойства, которых недостаточно даже для частичного парения в магнитном поле. Как заявили авторы работы, наличие монокристалла позволяет исключить все побочные факторы и четко изучить внутренние свойства системы.
Главный виновник — сульфид меди
Ключ к разгадке «сенсации» кроется в примесях, а именно — в сульфиде меди (Cu2S). Именно это соединение, неизбежно возникающее при «кустарном» синтезе LK-99, имитировало признаки сверхпроводимости. Химик Прашант Джайн из Иллинойсского университета объяснил механизм обмана. Температура 104,8 °C, при которой корейские ученые зафиксировали резкое падение удельного сопротивления (с 0,02 до 0,002 Ом/см), является ничем иным, как точкой фазового перехода сульфида меди. При такой температуре его кристаллическая решетка перестраивается, что закономерно меняет сопротивление. Это стандартное физическое явление, не имеющее отношения к сверхпроводимости.
Почему теория не сработала
Первоначальные теоретические расчеты, выполненные с помощью теории функционала плотности, ошибочно подтверждали потенциал LK-99. Современные инструменты моделирования чрезвычайно точны, но они требуют безупречных входных данных. В случае с LK-99 теоретики опирались на неверные сведения о структуре и составе материала, предоставленные экспериментаторами. Ошибка в исходных данных привела к ошибочному прогнозу. Это классический пример того, как загрязненные образцы и недостаточное понимание химии процесса могут ввести в заблуждение даже самые мощные вычислительные методы.
Напомним, что в конце июля этого года группа южнокорейских ученых опубликовала на сервере препринтов две статьи, заявив об открытии материала LK-99, работающего при комнатной температуре и обычном давлении. Заявка вызвала ажиотаж в научном мире и волну попыток повторить результат. Первые независимые эксперименты дали противоречивые данные: одни группы наблюдали частичную левитацию, другие — нет, третьи фиксировали падение сопротивления. Ситуацию усугубляли откровенные фейки и отсутствие детального протокола синтеза от авторов открытия.
Этот случай наглядно демонстрирует уязвимость современной науки к так называемым «сенсациям». Отсутствие строгих стандартов воспроизводимости, спешка с публикацией результатов в препринтах и недостаточная перекрестная проверка данных способны создать иллюзию прорыва там, где его нет. Однако реакция мирового сообщества, которая в рекордные сроки опровергла заявку, показывает, что механизмы самокоррекции в науке работают эффективно. Главный урок истории с LK-99 для исследовательских групп — необходимость тщательного контроля чистоты образцов и критического отношения к собственной интерпретации данных, какой бы многообещающей она ни казалась.
