LK-99: Nhóm Đại học Đông Nam quan sát thấy điện trở bằng 0 dưới 110K

• Quan sát thấy hiện tượng điện trở trong mẫu LK99 về gần như 0 ở vùng dưới 110K, nhưng đây không phải là bằng chứng trực tiếp cho siêu dẫn ở nhiệt độ phòng
• Kết quả nhiễu xạ tia X (XRD) của mẫu tổng hợp khớp rất tốt với mẫu do nhóm nghiên cứu Hàn Quốc báo cáo; ở một số vùng còn xác nhận độ tinh khiết cao hơn
• Trong phép đo 4 đầu dò (four-probe), vùng nhiệt độ cao thể hiện hành vi bán dẫn; khi nhiệt độ giảm, điện trở giảm và gần như bằng 0 quanh 110K
• Trong tổng cộng 6 mẫu, chỉ 1 mẫu quan sát thấy điện trở bằng 0; các mẫu còn lại chủ yếu thể hiện hành vi bán dẫn
• Phép đo hiệu ứng Meissner không xác nhận tính nghịch từ hoàn toàn, nên tỷ lệ thành phần siêu dẫn được đánh giá là thấp; cần nghiên cứu thêm để xác định có siêu dẫn ở nhiệt độ phòng hay không
• Người trình bày: Sun Yue (Sun Yuyue) thuộc khoa Vật lý của Southeast University

---

Tổng quan nghiên cứu và công bố chính

• Tóm tắt nghiên cứu mới nhất về LK99, giải thích trực tiếp nhằm phân biệt với các diễn giải phóng đại, bóp méo từ truyền thông bên ngoài và kênh tự truyền thông
• Chưa xác nhận được sự tồn tại của chính hiện tượng siêu dẫn, nhưng đã quan sát thành công điện trở bằng 0 dưới 110K
  • Quan sát này có thể là bằng chứng quan trọng củng cố khả năng tồn tại
• Bài báo liên quan dự kiến được viết và đăng trên tài khoản của nhóm; bản gốc sẽ sớm được công bố

Thành phần nhóm nghiên cứu

• Nhóm nghiên cứu siêu dẫn thuộc Khoa Vật lý (School of Physics) của Southeast University
• Do 3 sinh viên và Giáo sư Xiao cùng thực hiện

Tổng hợp mẫu và phân tích nhiễu xạ tia X (XRD)

• So sánh kết quả XRD của hai nghiên cứu trước với kết quả tia X của 4 lô mẫu mới tổng hợp
• Khớp rất tốt với kết quả tia X của cùng vật liệu do nhóm nghiên cứu Hàn Quốc báo cáo
• Ở một số hạng mục, xác nhận độ tinh khiết cao hơn so với mẫu của nhóm Hàn Quốc

Đo điện trở

• Đo trở kháng bằng 0 từ 300K xuống nhiệt độ thấp, với dòng điện 1mA
• Do mẫu có tính chất dễ vỡ (brittle) nên khó gia công thành hình dạng quy chuẩn; đã sử dụng mẫu không đều và áp dụng phương pháp 4 đầu dò (four-probe)
• Ở nhiệt độ cao, mẫu có hành vi tương tự bán dẫn; khi nhiệt độ giảm, điện trở giảm
• Ở 110K, điện trở gần như bằng 0; giá trị điện trở khoảng 10⁻⁵~10⁻⁶ Ω, điện áp ở dòng 1mA khoảng mức 10⁻⁸~10⁻⁹
• Thiết bị đo là PPMS; xác nhận tín hiệu tăng tại điểm đó
• Trong phép đo trước đó, quan sát thấy điện trở giảm không rõ nguyên nhân quanh khoảng 250K; nguyên nhân chưa rõ

Chuyển pha siêu dẫn dưới từ trường

• Khi đặt từ trường, chuyển pha siêu dẫn được duy trì tương đối ổn định
• Quan sát thấy hành vi nhiệt độ chuyển pha dịch chuyển một phần khi từ trường tăng
• Hành vi dường như quay trở lại ở các đoạn 9, 7 có nội dung không rõ, nguyên nhân chưa biết

Khả năng tái lập theo từng mẫu

• Chiều ngày 1 tháng 8, lần đầu xác nhận hành vi tương tự sự sụt giảm điện trở của chuyển pha siêu dẫn, nhưng tỷ lệ mẫu có điện trở bằng 0 rất nhỏ
• Mở rộng số mẫu và đo tổng cộng 6 mẫu; trong đó chỉ 1 mẫu quan sát thấy điện trở bằng 0
• Các mẫu còn lại chủ yếu có hành vi bán dẫn

Đo hiệu ứng Meissner

• Thực hiện phép đo hiệu ứng Meissner trên mẫu có điện trở bằng 0
• Trong phép đo từ tính, không quan sát thấy tính nghịch từ hoàn toàn
• Tỷ lệ thành phần siêu dẫn của mẫu này được đánh giá là tương đối thấp

Kết luận và kế hoạch tiếp theo

• Đã quan sát thành công điện trở bằng 0 dưới 110K trong vật liệu LK99
• Tuy nhiên, đây không phải là bằng chứng cho siêu dẫn ở nhiệt độ phòng
• Việc có siêu dẫn ở nhiệt độ phòng hay không vẫn đang ở giai đoạn tìm kiếm và đo đạc, cần nghiên cứu thêm
• Nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục các nghiên cứu tiếp theo và dự kiến công bố kết quả cải thiện

[GN⁺]

Ý kiến trên Hacker News

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

• Cá nhân tôi thấy điều này đáng khích lệ. 110K thật sự rất cao, thậm chí còn cao hơn YBCO dùng trong băng siêu dẫn “nhiệt độ cao” thương mại
  Nếu đúng, đây có vẻ là bằng chứng độc lập đầu tiên khá ổn cho thấy nhóm nghiên cứu gốc không đơn thuần lừa đảo. Vì nếu là lừa đảo hoàn toàn, họ hẳn đã không thực sự phát hiện ra một chất siêu dẫn nhiệt độ cao mới, dù không phải ở nhiệt độ phòng. Trường hợp xấu nhất thì họ đã phát hiện một chất siêu dẫn mới thú vị có khả năng ứng dụng thương mại; trường hợp tốt nhất thì trong các biến thể của vật liệu này có thể thật sự tồn tại chất siêu dẫn nhiệt độ phòng. Dù thế nào thì đây cũng là một phát hiện khoa học quan trọng. Tôi ngạc nhiên là các thị trường dự đoán không phản ứng; không biết có phải vì nguồn kém tin cậy hay không, mong những người biết tiếng Trung có thể cho biết

  • Các thị trường dự đoán không phản ứng vì điều này vẫn chưa chứng minh được gì. Thiết bị được dùng không thể đo điện trở 0 thật sự; tính siêu dẫn chỉ được gợi ý như lời giải thích trực quan nhất, chứ chưa được trình diễn thực sự
    Dữ liệu công bố còn hạn chế nên khó diễn giải, và có nhiều khả năng như tạp chất hoặc vấn đề ở thiết bị thí nghiệm. Khó có thể nhảy thẳng từ những tính chất vật lý thú vị trên đồ thị sang kết luận là chất siêu dẫn nhiệt độ phòng, và đây cũng là thông tin xác nhận duy nhất từ nhóm này. Hơn nữa, mẫu không cho thấy tính nghịch từ. Lý do hoài nghi là: 1) có nhiều video lan truyền gần đạt mức thuyết phục, 2) kết quả từ các nhóm khác không tốt, 3) lịch sử những phát hiện siêu dẫn kiểu này cuối cùng không đứng vững, và 4) bản thân bài báo gốc cũng đáng ngờ
  • Có vẻ đa số chỉ nhìn vào tiêu đề 110K mà không thấy hàm ý của nó. Có thể không phải lừa đảo, cũng không phải lỗi đơn giản, mà là trường hợp khó tái lập
    Đầu ngày hôm nay tôi khá hoài nghi vì các video không thuyết phục, nhưng kết quả này đẩy mạnh khả năng “có thể là thật”
  • Dù không biết tiếng Trung, nếu nhảy tới 01:50 và 02:32 trong video gốc thì sẽ thấy các hình then chốt là dữ liệu XRD và điện trở với chú thích tiếng Anh
    Dữ liệu trông có vẻ hợp lý, nhưng ở Fig.3(a) có đoạn điện trở giảm hơi kỳ lạ trong khoảng 200K~250K. Fig.3(b) cũng hơi lạ vì điện trở dao động không đều theo cường độ từ trường
  • Tôi tò mò không biết các thị trường dự đoán nên dịch chuyển theo hướng nào. Chưa rõ đây là bằng chứng ủng hộ hay phản bác tính siêu dẫn ở nhiệt độ phòng
  • Điều ấn tượng là cách tạo ra nó đơn giản đến mức nào. Vẫn còn những phát hiện khoa học dễ với tới mà chúng ta chưa tìm ra

• Tôi vốn hoài nghi về vật liệu này nên mới viết bình luận đầu tiên, nhưng không nên đánh giá thấp kết quả này. Về cơ bản, nó xác nhận sự tồn tại của một họ chất siêu dẫn nhiệt độ cao mới, lần đầu tiên kể từ các oxit đồng năm 1986
  Để tham khảo, trong bài báo ban đầu về oxit đồng, nhiệt độ tới hạn được đo là 36K. Trong vài năm sau đó, bằng cách tổng hợp các vật liệu khác trong cùng họ và tối ưu điều kiện tăng trưởng, người ta đã nâng được lên 127K. Mức 110K được thấy ở LK-99 hôm nay đã đặt ra một mốc nền, và đó là một mốc nền rất tốt. Tôi nghĩ giờ có thể phấn khích được rồi

  • Cụ thể hơn, có vẻ đây là một họ dựa trên cơ chế siêu dẫn mới. Nếu hiệu ứng này là thật, không chỉ còn nhiều dư địa để cải thiện việc tổng hợp LK-99, mà còn có dư địa tìm vật liệu mới dùng cùng cơ chế nhưng hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, hoặc dễ và rẻ hơn để sản xuất, hoặc cho dòng điện lớn hơn đi qua
  • Bước nhảy ở 250K trông giống như một tiếp xúc kém tự được khắc phục trong quá trình làm lạnh. Nếu nối dây lại mẫu và đo lại thì nó nên biến mất
    Sự phụ thuộc vào từ trường thì đúng là hơi lạ. Thông thường từ trường càng lớn thì tính siêu dẫn càng yếu và nhiệt độ tới hạn phải giảm, nhưng ở đây không thấy như vậy. Với nhiệt độ tới hạn cao thế này, tính siêu dẫn có thể rất mạnh và từ trường áp dụng chưa đủ lớn, nhưng phép đo tốt hơn vẫn nên cho thấy ít nhất một mức giảm nhỏ của nhiệt độ tới hạn
  • Theo trực giác, có lẽ lý thuyết ở đây sẽ thú vị hơn ứng dụng hiện tại là LK-99. Nếu nó đứng vững, hàng nghìn nhà nghiên cứu xuất sắc sẽ lặp lại, cải tiến và mở rộng lý thuyết, đồng thời tinh chỉnh ứng dụng

• Tin cực lớn. Chỉ riêng việc phát hiện một chất siêu dẫn kiểu này cũng đã là thành quả đủ lớn, nên khả năng lừa đảo đã giảm
  Khả năng họ đo sai trong nhiều năm cũng giảm. Từ góc nhìn của người không chuyên, có vẻ mẫu của Hàn Quốc chỉ đơn giản là tốt hơn hoặc thuộc mẻ khác, nên thật sự thể hiện tính siêu dẫn ở nhiệt độ phòng

  • Là người không chuyên, tôi tò mò làm sao bạn biết đây là chuyện rất lớn

• Tôi không phải chuyên gia, nhưng nếu xem video gốc và các nỗ lực tái lập theo đúng những gì chúng thể hiện, vật liệu này cho thấy tính nghịch từ mạnh ở nhiệt độ phòng. Chất siêu dẫn có tính nghịch từ ở nhiệt độ siêu dẫn do hiệu ứng Meissner
  Nếu vậy, điều đó có nghĩa LK-99 là chất siêu dẫn ở nhiệt độ thấp, và riêng biệt là cũng có tính nghịch từ mạnh ở nhiệt độ phòng. Nếu không phải chất siêu dẫn thì sẽ không có hiệu ứng Meissner. Điều này có kỳ lạ không?

  • Tất cả đều kỳ lạ, vì đây vẫn là vùng chưa được khám phá. Giả sử mọi thứ đều được chứng minh là đúng, tôi nghĩ có lẽ do nhiều tạp chất, và sẽ mất thời gian để có được mẫu đủ tinh khiết nhằm xác định tất cả tính chất vật lý
    Điều kỳ lạ hơn là sự sụt điện trở ở nhiệt độ cao hơn; hoặc là bất thường đo đạc, hoặc là một hiện tượng thật sự rất kỳ quặc
  • Bismuth là một chất nghịch từ mạnh, và có thể đi vào trạng thái siêu dẫn ở nhiệt độ chỉ nhỉnh hơn 0 độ một chút, nên điều này không phải bất khả thi. Nhiều vật liệu có tính nghịch từ yếu và cũng thể hiện tính siêu dẫn ở một điểm nào đó
    Vì vậy không phải chưa từng có tiền lệ, nhưng nếu LK-99 có những tính chất đó thì chắc chắn sẽ trở thành đối tượng nghiên cứu lớn
  • Tôi đã đọc được rằng với vật liệu nghịch từ, để tạo một “túi” từ trường nơi vật liệu có thể lơ lửng, cần gắn nhiều nam châm
    Một số video LK-99 cho thấy nó phản ứng với một nam châm đơn lẻ; người ta nói đây là tính chất không có ở vật liệu nghịch từ mà có ở chất siêu dẫn
  • Tôi nghĩ các kết quả đã công bố đều là sản phẩm của việc speedrun quá trình sản xuất. Chỉ khoảng 6 ngày nữa thôi, nhiều phòng thí nghiệm sẽ tạo ra các mẫu đa dạng hơn và tốt hơn, rồi thực hiện những thí nghiệm khá ổn
  • Nếu không phải chất siêu dẫn, cường độ nghịch từ ở mức này sẽ cực kỳ khác thường, đến mức cần một vật lý mới và một cái tên kiểu siêu nghịch từ. Chỉ riêng điều đó vẫn đã rất hữu ích
    Nhưng khả năng là một hiện tượng vật lý mới gần như đã nhỏ đến mức biến mất; với mức nghịch từ này, gần như chắc chắn chúng ta đang thấy tính siêu dẫn ở nhiệt độ phòng và áp suất thường

• Thú vị. Có nơi đang thu được tính nghịch từ mạnh ở nhiệt độ phòng và áp suất thường, còn giờ đã có người thực sự báo cáo điện trở bằng 0 ở nhiệt độ thấp
  Tôi sẽ xem đây là một tin hơi tích cực. Nếu đây là một vật liệu vừa là chất siêu dẫn có nhiệt độ tới hạn cao trong phạm vi nhiệt độ nitơ lỏng, vừa thể hiện tính nghịch từ mạnh ở nhiệt độ phòng, thì thật đáng kinh ngạc. Có điều tôi không chắc liệu điều đó có đáng kinh ngạc hơn chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng, áp suất thường hay không

  • Tôi thấy khó hiểu. Thông thường có vẻ hoặc phải có cả hai, hoặc không có cái nào; một vật liệu thể hiện tính dẫn điện và nghịch từ ở nhiệt độ phòng nhưng lại thể hiện tính siêu dẫn ở nhiệt độ thấp hơn nhiều thì khá lạ
    Người ta sẽ kỳ vọng khi tính siêu dẫn biến mất thì tính nghịch từ cũng biến mất
  • Nếu chỉ một phần mẫu là chất siêu dẫn, còn phần còn lại là chất dẫn điện thường hoặc chất cách điện, thì các “đảo” siêu dẫn có thể thể hiện tính nghịch từ nhưng vẫn bị cô lập với nhau
    Khi đó dòng điện phải đi qua những vùng có điện trở, nên xét tổng thể vẫn sẽ gặp điện trở

• Nhân tiện, bảng theo dõi các nỗ lực tái lập có dẫn nguồn trên trang Wikipedia của LK-99 khá hữu ích: https://en.wikipedia.org/wiki/LK-99

• Nếu vật liệu này là thật, có thể tái lập và có thể sản xuất rẻ, tôi muốn một chuyên gia trong lĩnh vực giải thích điều đó có ý nghĩa gì
  Trong phần bình luận có rất nhiều sự phấn khích nghẹt thở như thể năng lượng miễn phí và động cơ vĩnh cửu đã ở ngay trước mắt, nhưng theo những gì tôi tìm hiểu qua loa thì có vẻ gần với chuyện hiệu suất lưới điện tốt hơn 10% hoặc MRI rẻ hơn một chút. Ứng dụng rõ ràng và thú vị nào khiến mọi người phấn khích vậy? Là nhiệt hạch hay vấn đề giam giữ plasma trong tokamak? Vì chi phí làm lạnh nam châm siêu dẫn hiện nay là một trong những rào cản lớn đối với sản xuất năng lượng ròng?

  • Tổn thất truyền tải điện thực sự quan trọng. Đó là một trong những lý do thật sự khiến ta không thể phủ pin mặt trời lên Sahara để cung cấp năng lượng miễn phí vô hạn cho lục địa châu Âu và châu Phi. Gác sang một bên các vấn đề logistics để thực sự làm được việc đó, chỉ riêng việc chuyển năng lượng từ nơi này sang nơi khác cũng đã làm mất đi một lượng đáng kể
    Nếu có chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng, áp suất thường, ta có thể truyền tải điện gần như hoàn hảo từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ. Những việc trước đây bất khả thi, như dựng turbine gió ở vùng hẻo lánh Montana để cấp điện cho Chicago, sẽ trở nên khả thi
  • Thay đổi lớn sẽ đến nếu vật liệu này chịu được mật độ từ thông cao. Khi đó gần như mọi thứ phụ thuộc vào từ tính, nam châm và nam châm điện sẽ cải thiện ở mức một chữ số
    Chẳng hạn công suất trên mỗi hàng tăng 10 lần, công suất trên mỗi đơn vị khối lượng hoặc thể tích tăng 10 lần, hoặc đơn giản là mạnh hơn 10 lần. Cứ nhớ lại chuyện mật độ năng lượng pin tăng 5 lần từ NiCd lên lithium-ion, rồi đột nhiên xuất hiện quadcopter, đèn pin có thể đốt giấy ở cách 10 bước chân, máy hút bụi cầm tay cỡ lon nước ngọt nhưng hút được lông thú cưng trên thảm lông dài, và ô tô chạy pin. Hãy tưởng tượng chuyện đó xảy ra một lần nữa
  • Không hiểu sao trong đầu tôi cứ hiện lên cảnh khi mở ngăn kéo tủ, thay vì bánh xe thì dùng đệm từ để nó chuyển động hoàn toàn im lặng và mượt như bơ
    Vòng bi dựa trên đệm từ có lẽ cũng ổn
  • Có thể dùng để chuyển năng lượng mặt trời từ sa mạc đi nơi khác

• Cụm “extraterrestrial super islands” xuất hiện nhiều lần, tôi tự hỏi liệu đó có phải là bản dịch sai của hiệu ứng Meissner không. Dù sao thì cũng là một thuật ngữ ngầu

  • Đó là bản dịch sai của room-temperature superconductivity
    “super islands” có lẽ là dịch từ 超岛, phát âm giống 超导, tức siêu dẫn. Tôi không rõ 室温, tức nhiệt độ phòng, đã biến thành extraterrestrial như thế nào, nhưng có vẻ mô hình nhận dạng giọng nói đã cực kỳ tệ. Có khi dòng biến đổi là 室温(shi4wen1) → shi4wai4 → 室外(ngoài trời)/世外(ngoài thế giới này) → extraterrestrial

• Video thực tế ở đây: https://www.bilibili.com/video/BV1pM4y1p7u5
  Tóm tắt ngắn gọn: tôi không phải nhà vật lý và tiêu thụ phần lớn thông tin khoa học bằng tiếng Anh, nên có thể hơi sai. Vật liệu này dễ vỡ và khó tạo thành hình dạng đều đặn. Có một mức sụt điện trở kỳ lạ quanh 230K, nhưng có thể là giả tạo do quá trình đo hoặc thiết bị. Ngày 1/8, họ phát hiện một mẫu có điện trở gần như bằng 0 nên rất phấn khích và bắt đầu tìm thêm. Họ đã thử nghiệm 6 mẫu, nhưng chỉ một mẫu trong số đó thể hiện điện trở bằng 0 dưới 110K. Về cơ bản, kết quả chưa dứt khoát nhưng đầy hứa hẹn