Quan sát điện trở bằng không trên 100 K trong Pb₁₀₋ₓCuₓ(PO₄)₆O

 (arxiv.org)
1 điểm bởi GN⁺ 2023-08-04 | 1 bình luận | Chia sẻ qua WhatsApp
  • Ở một số mẫu Pb10-xCux(PO4)6O apatit chì pha tạp Cu, đã quan sát thấy điện trở bằng không ở 110 K, khiến chúng trở thành đối tượng cần được kiểm chứng thêm đối với tuyên bố siêu dẫn ở nhiệt độ và áp suất phòng
  • Quá trình tổng hợp sử dụng thiêu kết pha rắn với Lanarkite Pb2(SO4)O hoặc Pb3O2SO4 và Cu3P; trong so sánh S1~S4, tỷ lệ phối liệu ảnh hưởng đến kết quả nhiều hơn loại tiền chất
  • Trong XRD, S1 cho thấy mẫu nhiễu xạ tương tự mẫu trong arXiv 2307.12037 trước đó, và không có đỉnh CuS2 rõ rệt, nên được dùng làm cơ sở cho việc tổng hợp vật liệu mục tiêu
  • Ngay trong cùng mẫu S1, tùy từng mảnh mà xuất hiện điện trở bằng không ở 110 K hoặc hành vi bán dẫn, và trên 250 K xuất hiện các bước nhảy điện trở có nguyên nhân chưa rõ
  • Điện trở bằng không vẫn được duy trì trong từ trường 0~9 T, nhưng không quan sát thấy tín hiệu Meissner, nên vẫn còn khả năng phần thể tích siêu dẫn nhỏ hoặc cần xác minh thêm

Bối cảnh tìm kiếm siêu dẫn ở nhiệt độ và áp suất phòng

  • Siêu dẫn được quan sát lần đầu vào năm 1911 và sau đó dẫn tới các ứng dụng như MRI và máy gia tốc hạt, nhưng rào cản chính ngăn việc ứng dụng rộng rãi là điều kiện nhiệt độ siêu thấp
  • Việc tìm kiếm chất siêu dẫn nhiệt độ cao đã kéo dài hơn 100 năm, và các trường hợp chính trong tài liệu gồm:
    • Chất siêu dẫn đồng oxit có Tc trên 150 K
    • Chất siêu dẫn nền sắt có Tc trên 50 K
    • SH3 được báo cáo có Tc khoảng 203 K ở 155 GPa
    • YH9 và LaH10 được báo cáo có tính siêu dẫn lần lượt ở 243 K và 260 K tại khoảng 200 GPa
  • Tháng 3 năm 2023, Gammon và cộng sự báo cáo bằng chứng siêu dẫn trong lutetium-hydrogen-nitrogen ở điều kiện gần môi trường với 1 GPa, nhưng tranh cãi về độ tin cậy vẫn tiếp diễn
  • Chất siêu dẫn ở nhiệt độ và áp suất phòng vẫn chưa được xác nhận, và gần đây khi Tc khoảng 400 K được báo cáo trong Pb10-xCux(PO4)6O, nhu cầu kiểm chứng độc lập càng tăng

Tổng hợp mẫu Pb10-xCux(PO4)6O

  • Mẫu đa tinh thể Pb10-xCux(PO4)6O được tạo bằng phương pháp thiêu kết pha rắn
  • Giai đoạn đầu là tổng hợp các tiền chất Lanarkite và Cu3P
    • Để thu được Lanarkite, bột Pb(SO)4 và bột PbO được trộn theo tỷ lệ hóa lượng 1:1 và nghiền trong 1 giờ
    • Hỗn hợp được chia vào ống thạch anh chân không cao và chén nung alumina trong không khí, sau đó tăng đến 725℃ với tốc độ 3 ℃/min và gia nhiệt trong 24 giờ
    • Hỗn hợp thiêu kết trong không khí chuyển thành pha Pb3O2SO4, còn hỗn hợp trong ống thạch anh chân không cao chuyển thành pha Pb2(SO4)O
    • Cu3P được tạo bằng cách trộn Cu và P theo tỷ lệ mol 3:1 trong glovebox argon, bịt kín trong ống thạch anh chân không cao, rồi nâng đến 550℃ với tốc độ 3 ℃/min và giữ trong 48 giờ
  • Để tổng hợp vật liệu mục tiêu, bốn điều kiện được so sánh
    • S1: 2Pb2(SO4)O + 2Cu3P
    • S2: 2Pb3O2SO4 + 2Cu3P
    • S3: 4.5Pb2(SO4)O + 6Cu3P
    • S4: 4.5Pb3O2SO4 + 6Cu3P
  • Việc phối liệu và nghiền được thực hiện trong glovebox argon, sau đó hỗn hợp được nén ở 6 GPa thành khối trụ đường kính 8 mm rồi bịt kín trong ống thạch anh chân không cao
  • Viên nén được gia nhiệt đến 925℃ với tốc độ 1.5 ℃/min, giữ trong 10 hoặc 20 giờ rồi làm nguội để tạo thành sản phẩm mục tiêu

Cơ sở lựa chọn S1 qua XRD

  • XRD với bức xạ Cu-Kα được sử dụng để phân tích cấu trúc tinh thể
  • Dữ liệu XRD của tiền chất Cu3P hoàn toàn khớp với thẻ PDF chuẩn, nên được đánh giá là pha tinh khiết không có tạp chất
  • Hỗn hợp Pb(SO)4 và PbO hình thành các pha khác nhau tùy theo môi trường thiêu kết
    • Trong thiêu kết chân không, quan sát thấy Pb2(SO4)O
    • Trong thiêu kết không khí, quan sát thấy Pb3O2SO4
  • Vị trí đỉnh XRD của S1 và S2 giống nhau, còn S3 và S4 cũng giống nhau, cho thấy việc tiền chất là Pb2(SO4)O hay Pb3O2SO4 chỉ có ảnh hưởng hạn chế đến sản phẩm mục tiêu
  • Ngược lại, các đỉnh của S1 và S3, cũng như của S2 và S4, gần như hoàn toàn khác nhau, cho thấy tỷ lệ tiền chất là biến số then chốt chi phối kết quả tổng hợp
  • Mẫu XRD của S1 khớp với mẫu trong ref. [21] trước đó, và không thấy đỉnh CuS2 rõ rệt, nên được dùng làm căn cứ cho việc tổng hợp Pb10-xCux(PO4)6O

Các tín hiệu trái chiều trong điện trở suất

  • Các phép đo tính chất vật liệu được thực hiện bằng cách chia mẫu S1 thành nhiều mảnh nhỏ
  • Mẫu rất giòn nên khó cắt thành hình dạng đều, và chỉ một số mảnh nhỏ được chọn để đo
  • Trong điện trở phụ thuộc nhiệt độ của một mảnh S1 đo bằng phương pháp 4 đầu dò chuẩn, đã quan sát thấy đặc trưng điện trở bằng không rõ ràng tại 110 K
  • Kết quả này được diễn giải là tín hiệu cho thấy khả năng siêu dẫn
  • Những mảnh khác của cùng mẫu S1 lại cho thấy hành vi bán dẫn phù hợp với tài liệu [22]
  • Trên 250 K, xuất hiện hai bước nhảy điện trở lớn, và các đường cong khi tăng nhiệt và làm nguội trùng khớp hoàn toàn
  • Nguyên nhân của các bước nhảy điện trở chưa rõ ràng, và vẫn còn khả năng do ảnh hưởng tiếp xúc điện cực

Đo trong từ trường và các câu hỏi kiểm chứng còn lại

  • Điện trở phụ thuộc nhiệt độ của S1 được đo dưới từ trường từ 0 đến 9 T
  • Khi từ trường tăng đến 5 T, Tc onset bị suy giảm dần, nhưng Tc zero vẫn đạt trên 110 K
  • Khi từ trường tăng lên trên 7 T, xu hướng điện trở trở nên bất thường, cho thấy hiện tượng trái ngược với các chất siêu dẫn thông thường nơi từ trường ngoài chỉ đơn giản làm giảm nhiệt độ tới hạn siêu dẫn
  • Lý do cụ thể của hành vi bất thường này cần thêm nghiên cứu
  • Điện trở bằng không vẫn duy trì vững dưới từ trường, cho thấy từ trường tới hạn trên của vật liệu này có thể lớn
  • Trong các phép đo từ nhằm xác nhận thêm tính siêu dẫn, không quan sát thấy tín hiệu Meissner rõ rệt
  • Việc không có tín hiệu Meissner gợi ý rằng phần thể tích siêu dẫn của mẫu có thể rất nhỏ
  • Việc chế tạo mẫu độ tinh khiết cao vẫn còn khó khăn, và cũng chưa xác định được thành phần nào chịu trách nhiệm cho điện trở bằng không hoặc tính siêu dẫn
  • Liệu Tc có thể tăng tới nhiệt độ phòng hay không vẫn là một câu hỏi mở

Bài viết liên quan

1 bình luận

 
GN⁺ 2023-08-04
Ý kiến trên Hacker News

  • Tóm lại cho đến nay, trước tuyên bố đã thu được chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng (~300K), các nỗ lực tái lập cho thấy việc ghi chép quy trình chế tạo quá sơ sài, nên chỉ một số mẫu thể hiện tính chất thú vị, và ngay cả trong số đó kết quả cũng chia rẽ
    Hiện gần như chưa có thử nghiệm nào thể hiện đầy đủ toàn bộ tính chất và hành vi mà một chất siêu dẫn thật sự ở nhiệt độ phòng phải có, nhưng vì các thí nghiệm như vậy cần thời gian nên riêng điều đó không phải là tín hiệu có vấn đề
    Cá nhân tôi nghĩ nhiều khả năng đây là một thứ thú vị nào đó chưa được hiểu rõ; kịch bản tốt nhất là mẫu gốc của phòng thí nghiệm Hàn Quốc đã gặp may trong tổng hợp và thật sự là chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng, còn kịch bản xấu nhất là chỉ thu được thêm một nhóm chất siêu dẫn nhiệt độ cao khác, ấm hơn nitơ lỏng nhưng ứng dụng bị hạn chế

    • Tôi không nghĩ đó là kịch bản xấu nhất. Xấu nhất là LK-99 thật ra chẳng có gì thú vị, và những gì trông có vẻ ngược lại cho đến nay chỉ là kết quả của lỗi thí nghiệm chồng lên thiên kiến của người thực nghiệm
      Tôi còn ngạc nhiên vì trong các luồng thường trực về LK-99 có quá ít người hoài nghi về kết quả
    • Quy trình chế tạo của các tác giả Hàn Quốc ban đầu được viết rất sơ sài, nhưng phương pháp tổng hợp dùng trong bài này khá chi tiết, và cũng nhắc đến các bước thay thế đã không tạo được cấu trúc mong muốn
      Với một thứ được gấp rút làm trong vài ngày thì nó hoạt động khá tốt, nhưng mẫu rất không đồng nhất nên việc đo đạc và diễn giải trở nên khó khăn đáng kể, vì vậy cần cải tiến nhiều
      Tính chất của vật liệu này sẽ khó được làm sáng tỏ hoàn toàn cho đến khi có ai đó nuôi được đơn tinh thể, và việc phát triển quy trình đó có thể mất từ vài tháng đến vài năm
    • Một số tài liệu gợi ý rằng đây có thể là chất siêu dẫn “một chiều” chỉ hoạt động ở mức nào đó bên trong các hạt đơn tinh thể nhỏ
      Nhưng đặc tính như vậy thậm chí có thể còn thú vị hơn đối với vi điện tử. Đặc biệt là nếu điện trở theo hướng vuông góc với hướng siêu dẫn cao, với giả định điều đó khả thi
    • Nhóm nghiên cứu ban đầu tuyên bố đã thử hơn 1000 lần tổng hợp trước khi thu được mẫu tốt nhất, và thừa nhận họ giống các nhà hóa học thực nghiệm hơn là nhà vật lý
      Nếu thật sự có điều gì đó ở đây thì ít nhất có vẻ họ đã tìm được một vật liệu thú vị; xét cả việc các nghiên cứu lý thuyết gần đây ủng hộ tuyên bố này và các thảo luận rằng vật liệu trông như siêu dẫn rất khó hình thành, tôi cho rằng quy trình còn phải tinh chỉnh rất nhiều nhưng tiềm năng là chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng, áp suất thường đã được khẳng định bằng thực nghiệm và cũng được chỉ ra về mặt lý thuyết
      Những câu như “công trình cẩu thả”, “phương pháp chưa tinh luyện” thường được dùng như bằng chứng phủ định, nhưng thật ra chúng gần với bằng chứng rằng khoa học tiến triển bằng nhiều cách thức và kỹ thuật khác nhau, không cách nào tự nó là đủ và tất cả đều cần thiết
    • Phần lớn các bài báo được viết tệ đến mức gần như không thể tái lập tổng hợp

  • Để so sánh, theo trang Wikipedia này (https://en.wikipedia.org/wiki/High-temperature_superconducti...), nhiệt độ cao nhất hiện nay của chất siêu dẫn ở áp suất thường là khoảng 138K (-135°C)
    Tôi không phải chuyên gia, nhưng theo hiểu biết hạn chế của mình, nếu kết quả này được xác nhận thì dù còn xa nhiệt độ phòng, LK-99 vẫn sẽ là một phát hiện khá thú vị trong lĩnh vực siêu dẫn
    Khi một chất siêu dẫn mới được xác minh, người ta thường tìm ra cách nâng nhiệt độ hoặc tối ưu các đặc tính khác, nên ít nhất việc LK-99 không phải là “chẳng có gì” là một điểm tích cực; cộng với các nghiên cứu mô phỏng gần đây, ước lượng Bayesian đại khái của cá nhân tôi rằng LK-99 hoặc các vật liệu kế tiếp liên quan sẽ là một bước có ý nghĩa hướng tới chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng đã tăng lên

    • Đồng ý. Nhìn vào dòng thời gian trên Wikipedia, vật liệu siêu dẫn 100K ở áp suất thường tuyệt đối không phải chuyện có thể xem nhẹ
      Ít nhất điều đó có nghĩa LK-99 cũng ngang tầm các vật liệu khác, và vì thành phần hóa học khác với các vật liệu khác trong bảng (ví dụ: nền chì), rất có thể còn nhiều hiện tượng mới để học hỏi, hiểu và tối ưu
      Nếu phòng thí nghiệm này đạt được kết quả như vậy chỉ trong vài tuần, các phòng thí nghiệm có thiết bị chuyên biệt hơn và có thể tập trung toàn lực có thể còn đạt kết quả tốt hơn và đẩy chuẩn lên cao hơn
    • Các chất pha tạp dùng trong tổng hợp trông như một hướng thú vị để tìm ra tổ hợp ổn định và tái lập được hơn
    • Ngay cả nếu chưa phát hiện ra chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng, việc tìm ra một họ vật liệu mới tạo được chất siêu dẫn nhiệt độ cao luôn là điều thú vị

  • Nhìn vào đồ thị nhiệt độ-điện trở cốt lõi, dữ liệu này dường như không ủng hộ kết luận rằng đây là chất siêu dẫn
    Các đồ thị nhiệt độ-điện trở của chất siêu dẫn mà tôi từng thấy cho đến nay có một đoạn cắt khá dốc tại nhiệt độ tới hạn, tức dạng đường thẳng đứng rõ rệt; còn ở đây, dù thang log làm trực giác khó hơn, nó trông giống một chuyển pha dần dần đi vào vùng nhiễu
    Ngoài ra, thông thường người ta cũng thấy nhiệt độ tới hạn thay đổi theo từ trường đặt vào, nhưng ở đây không thấy rõ thay đổi của nhiệt độ tới hạn biểu kiến
    Kết quả này tạo cảm giác họ không hỏi “đây có phải chất siêu dẫn không?”, mà mặc định vật liệu nhất định là chất siêu dẫn rồi phân tích mọi dữ liệu theo tiền đề đó

    • Sự giảm từ từ có thể là kết quả của mẫu hỗn hợp, trong đó các phần khác nhau của mẫu thể hiện tính siêu dẫn ở các nhiệt độ khác nhau
      Khi vùng siêu dẫn trong mẫu tăng lên, một đường dẫn siêu dẫn có thể hình thành giữa các đầu dò và điện trở có thể giảm dần cho đến khi đạt 0
    • Tôi không phải chuyên gia siêu dẫn, nhưng việc điện trở giảm theo hàm mũ theo nhiệt độ trong hầu hết trường hợp không phải hiện tượng bình thường
    • https://nitter.net/condensed_the/status/1686895266329174016 tuyên bố hiển thị cùng dữ liệu dưới dạng tuyến tính. Dù vậy vẫn không thấy sự gián đoạn thuyết phục
    • Đồ thị log là công cụ của quỷ. - Charles Richter
    • Đường thẳng trên thang log tương ứng với hàm mũ trên đồ thị tuyến tính. Ở đây ngay cả trên thang log đường cong vẫn cong xuống, nên nó đang giảm nhanh hơn hàm mũ, và nhìn chung gần với một cú rơi như vách đá

  • Trang Wikipedia về LK-99 có một bảng theo dõi các nỗ lực tái lập kèm nguồn, rất hữu ích: https://en.wikipedia.org/wiki/LK-99

    • Bảng đó là bản sao nguyên từ bảng ở đây: https://forums.spacebattles.com/threads/claims-of-room-tempe...
      Tuy nhiên họ không dẫn làm nguồn, có lẽ vì không xem SpaceBattles là nguồn đủ chuyên môn
    • Tôi thắc mắc vì sao mọi tracker đều đưa Argonne vào. Không có trạng thái hay tiến độ gì, trong khi có lẽ cũng có hàng trăm phòng thí nghiệm chưa làm gì hoặc đang âm thầm tiến hành, nên không rõ vì sao lại là Argonne
    • Các mục Response và Replication trên Wikipedia có vẻ hoài nghi và bi quan về LK-99 hơn nhiều so với bình luận HN hay bài báo trung bình
    • Có lẽ trong vòng một tháng nữa sẽ biết chắc

  • Gần đây trên HN tôi thấy khá nhiều bầu không khí kiểu “nếu chuyện này không thật thì vì sao các phòng thí nghiệm lại công bố, họ có được gì đâu”, “nếu tuyên bố tái lập giả thì sự nghiệp nhà nghiên cứu sẽ tiêu tan”. Tôi cũng muốn tin, nhưng trong bầu không khí quá nóng, vẫn cần một chút hoài nghi
    “Sự nghiệp tiêu tan” còn tùy trường hợp. Nếu đăng số liệu hoàn toàn giả hoặc video cố ý làm giả thì dĩ nhiên là chí mạng, nhưng hiện tại chưa qua bình duyệt và vẫn có thể rút lại. Nếu là mẫu bị nhiễm bẩn thì rút lại, nếu là phương pháp đo kém thì rút lại. Người ta sẽ còn nhớ rằng ban đầu bạn đã đưa ra một bài gây tranh cãi, nhưng chừng nào chưa chứng minh được là ngụy tạo, nhiều phần có thể được xử lý như “sai sót trung thực”
    “Không được gì” cũng không đúng. Khoa học nên khách quan, nhưng các cơ quan phân bổ kinh phí nghiên cứu thì không hẳn vậy. Dù không hoàn toàn như tung đồng xu kiểu đầu tư mạo hiểm, đội ngũ và bối cảnh “phù hợp” thường quan trọng không kém bản thân ý tưởng. Một cách để có được bối cảnh đó là đứng ngang vai với những người khổng lồ, và một cách để có được đội ngũ tốt là thu hút nhân tài nhờ độ hiện diện cao
    Rốt cuộc nếu về sau LK-99 được ai đó khác chứng minh là chất siêu dẫn, thì ngay cả khi nghiên cứu ban đầu của họ không hoàn hảo, họ vẫn có nhiều thứ để đạt được
    Nếu một nhóm tổng hợp được thứ gì đó, trông giống LK-99 và không siêu dẫn nhưng có vài tính chất hơi lạ, họ sẽ phải chọn giữa việc làm thêm thí nghiệm đối chứng để kiểm tra đó là do nhiễm bẩn, lỗi quy trình hay sự kết hợp của cả hai, hoặc đăng một bài mập mờ câu click lên ArXiv rồi hy vọng các kết quả khác phần nào khớp với nhau
    Tôi không nói bài này hay các bài khác cố ý đưa ra kết quả sai hoặc gây hiểu lầm, nhưng nhà khoa học cũng là con người: họ chạy theo trào lưu, sợ bỏ lỡ, và đôi khi thấy điều mình muốn thấy. Tuyên bố lớn cần bằng chứng lớn, hiện chưa có bằng chứng như vậy, nhưng điều đó cũng không có nghĩa là trong tuyên bố lớn này không có phần sự thật nào

    • Nếu một mẫu bị nhiễm bẩn có thay đổi thực chất về thành phần mà vẫn trở thành chất siêu dẫn, thì bản thân điều đó đã là một phát hiện mới
      Trong một vấn đề được chú ý cao như thế này, nếu công bố ra bên ngoài do lỗi giả mạo/nhầm lẫn rồi rút lại thì không thể nói là không ảnh hưởng đến sự nghiệp. Nó giống như một nhà sinh học tuyên bố đã tìm thấy bằng chứng về sự sống ngoài hành tinh rồi rút lại; nếu là tôi thì có lẽ đến mức nghĩ tới mổ bụng tự sát

  • Nhìn vào đồ thị điện trở-nhiệt độ thì hơi dễ nhầm: nó không cho thấy điện trở bằng 0 ở 110K, mà cho thấy ở 110K điện trở đã giảm xuống đủ thấp để chạm sàn nhiễu của thiết bị
    Gọi đó là tính siêu dẫn thì hơi quá, vì nếu là siêu dẫn thì nó phải thật sự bằng 0, kiểu “cho dòng điện vào một vòng làm từ vật liệu này rồi một năm sau quay lại vẫn còn y nguyên”
    Suy giảm theo hàm mũ sẽ nhanh chóng bắt kịp ngay cả khi giá trị khác 0 rất nhỏ. Dù vậy, điện trở suất giảm theo hàm mũ vẫn thú vị, và tôi không biết điều này có bất thường hay có ý nghĩa gì không. Cú giảm kỳ lạ quanh 230K cũng cần được giải thích

    • Vì vậy, việc cho thấy hiệu ứng Meissner được xem là một trong những bằng chứng tốt hơn cho tính siêu dẫn
      Tất nhiên mọi thí nghiệm vật lý đều có sàn nhiễu và sai số hữu hạn, và cả đầu dò lẫn mặt tiếp xúc đầu dò-mẫu cũng có điện trở khác 0, nên không thể đo chính xác điện trở bằng 0
      Tuy nhiên nếu điện trở giảm rồi đột nhiên ổn định ở một giá trị rất nhỏ nhưng không bằng 0 như trên đồ thị, thì đó sẽ là một sự trùng hợp cực lớn. Để giải thích nó có thể cần đến vật lý hoàn toàn mới, và sẽ là tin lớn hơn nhiều so với một chất siêu dẫn đơn giản có nhiệt độ tới hạn 110K
    • Có thể đây là một câu hỏi rất ngớ ngẩn, nhưng nếu chất siêu dẫn nhiệt độ phòng tồn tại và trên thực tế có thể giữ điện tích vô thời hạn, liệu có thể cuộn nó lại, sạc điện rồi ném vào ai đó để giết họ không? Có thể ném vào một chiếc xe đang chạy ngang để đốt cháy nó không?

  • Rất giống những gì đã xảy ra sau Fleischmann & Pons. Các phòng thí nghiệm thử tái lập đã quan sát được tính chất này, tính chất kia, nhưng rốt cuộc vẫn không có được bức tranh rõ ràng tổng thể
    Ở đây nói là chất siêu dẫn nhiệt độ phòng, nhưng nó không siêu dẫn ở nhiệt độ phòng; mẫu không hề đo được hiệu ứng Meissner ở bất kỳ nhiệt độ nào, và chính các tác giả cũng thừa nhận một số (hoặc nhiều) mẫu cho kết quả là chất bán dẫn
    Họ cũng không nói đủ rõ đã đo điện trở như thế nào. Biết là dòng 1mA, nhưng dùng thiết bị nào và cấu hình ra sao? Đo vi điện trở là việc khó, nên cần thêm nhiều thông tin

    • Khác biệt lớn nhất là ba bài báo lý thuyết, trong đó có từ những nguồn rất uy tín, đều cho thấy a) thực sự có điều gì đó kỳ lạ xảy ra trong vật liệu này và b) do cấu trúc đặc biệt nên việc chế tạo rất khó
      Fleischmann & Pons không có hậu thuẫn lý thuyết và về bản chất là “chúng tôi đo được thứ gì đó nhưng không biết chuyện gì đang xảy ra”. LK-99 gần với “về lý thuyết có khả năng xảy ra điều thú vị, và chúng tôi tin là đã đo được ở một số mẫu, nhưng chưa tái lập được một cách ổn định” hơn
    • Đồng ý rằng phần ghi chép cấu hình chưa thỏa đáng
      Dù vậy, ít nhất câu hỏi về thiết bị đã có trong bài báo. Đó là Physical Property Measurement System(PPMS) của Quantum Design Inc., và nhìn ảnh thì rõ ràng họ đã dùng gá thử điện trở DC
      https://www.qdusa.com/products/ppms.html
    • Tôi đồng ý với các nhận xét trước, nhưng trong phần phương pháp có ghi, dù hơi không rõ ràng, rằng họ dùng cấu hình đầu dò 4 điểm
      https://www.qdusa.com/products/ppms.html
      Tuy nhiên vẫn còn rất nhiều điều muốn hỏi, chẳng hạn vì sao họ chỉ cho thấy điện trở chạm tới sàn nhiễu mà không tính điện trở suất mặt, v.v.
    • Đọc thêm về F&P thì thấy có nhiều điểm giống nhau đến đáng ngạc nhiên. Hai người đó có lẽ không phải kẻ lừa đảo, và cũng không phát hiện sự lừa dối có chủ ý như trường hợp Hendrik Schön
      Trường đại học gần như đã gây áp lực buộc họ công bố kết quả, nhưng làm vậy quá vội; lẽ ra nên chờ 10 năm. Trước chuyện này cả hai đều là các nhà nghiên cứu hàng đầu hoàn toàn đích thực, và sau vụ bê bối vẫn có nhiều nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu các hướng bắt đầu từ thí nghiệm gốc của F&P, nhưng không đạt thành công lớn
      LK-99 cũng có thể sinh ra thêm nhiều nghiên cứu sau khi thất bại trong tái lập trong vòng một tháng, nhưng có vẻ có lẽ sẽ không dẫn đến chén thánh
    • Nói cách khác, nếu thay palladium bằng LK-99 thì nhiệt hạch lạnh sẽ trở lại à? Nhờ bầu không khí quá nóng này, chắc phải đánh giá cực kỳ lạc quan rồi

  • Tôi đang nhìn bài báo này khá thận trọng. Đồ thị Fig. 3a ghi $T_c^{zero}$ là 110K, nhưng điện trở “0” thực ra chỉ là 1e-5 Ω, và dù mẫu có khả năng là siêu dẫn thì nhiệt độ tới hạn dù sao cũng sẽ thấp hơn 110K rất nhiều
    Tôi hiểu là khó có được mẫu lớn, nhưng nhãn của đồ thị đó khá dễ gây hiểu lầm

    • Đường cong điện trở dừng ở 1e-5 Ω là vì nó gần như đã chạm tới giới hạn độ phân giải của thiết bị
      Trong phép đo Kelvin 4 dây, dòng đo là 1mA, còn số đọc điện áp hai đầu vật liệu khoảng 1~10 nanovolt, là mức mà các vôn kế đa dụng hàng đầu thế giới mới chỉ vừa đo được
      Có vẻ các tác giả xem sự sụt áp không đáng kể, cộng với việc đường cong điện trở-nhiệt độ giảm mạnh rồi phẳng ra, là dấu hiệu đủ thuyết phục của tính siêu dẫn. Hy vọng các nhóm sau này sẽ thực hiện các kiểm tra nghiêm ngặt hơn
    • Các bước nhảy điện trở suất ngẫu nhiên quanh 250K gợi ý rằng điện trở tiếp xúc rất tệ hoặc có đường dẫn dòng thay thế
      Sự giảm điện trở cũng không giống chuyển pha điển hình và dải nhiệt độ quá rộng. Các dây đo điện áp có thể đã không được nối tốt với vùng mẫu thực sự có dòng chạy qua; trong trường hợp đó, khi làm lạnh mẫu, dù điện trở thực tăng lên thì điện áp đo được, và do đó “điện trở”, vẫn có thể giảm
      Nếu họ cũng đưa kèm điện trở 2 điểm giữa hai dây dòng thì sẽ rất thú vị
    • Giả sử dòng đo là 1mA và họ dùng đầu dò 4 điểm để giảm điện trở tiếp xúc, thì 10 microohm sẽ là tín hiệu DC 10 nanovolt
      Đây là tín hiệu điện áp khá nhỏ, ở mức tương tự nhiễu RMS của các bộ khuếch đại đo lường ổn định bằng chopper tiêu chuẩn gần DC ở nhiệt độ phòng
      Tôi không chắc dùng dòng cao hơn có hợp lý không; có thể làm lạnh bộ khuếch đại chính xác để giảm hệ số nhiễu, nhưng khi đó cũng cần cách ly quang và nguồn pin
      https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/...
    • Theo bảng thông số, mức thấp nhất mà đầu dò đó có thể xuống là 10 microohm
    • Tôi nghĩ gần như không thể thực sự đo được điện trở 0 thật. Thay vào đó, sự sụt giảm đột ngột gần nhiệt độ tới hạn cùng với hiệu ứng Meissner mới xác nhận tính siêu dẫn

  • Tôi không rành vật lý lắm, nhưng một vật dẫn có điện trở thật sự bằng 0 nghe có vẻ như vi phạm các định luật nhiệt động lực học vậy
    Chất siêu dẫn có thật sự có trở kháng bằng 0 không, hay chỉ là cực kỳ, cực kỳ thấp? Trong các đồ thị kiểu này, đáy trục y trông như “0,00001 ohm” chẳng hạn

    • Không phải vậy. Chính vì thế nó mới hấp dẫn đến vậy. Trái với trực giác, nhưng lý thuyết siêu dẫn hiện nay vẫn bảo toàn khối lượng và năng lượng một cách đúng đắn, và về mặt toán học thì nói rằng chất siêu dẫn nhiệt độ phòng hoàn toàn có thể tồn tại
      Chỉ là chưa được phát hiện thôi; trong khái niệm mà chúng ta hiểu là “điện trở”, nó thật sự là điện trở bằng 0
    • Giống nam châm vậy. Nam châm có thể giữ một vật mãi mãi nên trông như vi phạm nhiệt động lực học, nhưng “giữ” không phải là công, mà chỉ là lực
      Bản thân sự dẫn điện cũng không phải là công, chỉ là dẫn điện mà thôi
    • Như những người khác đã nói, chất siêu dẫn có điện trở bằng 0. Nếu có đủ lượng vật liệu để cho một dòng điện có ý nghĩa chạy qua thì rất dễ kiểm chứng
      Do tiếp xúc và tạp chất có thể có một điện trở cực nhỏ, nhưng chẳng hạn điện trở sẽ không tăng tỉ lệ với chiều dài dây dẫn
      Việc điều đó có thể xảy ra như thế nào tương đối đơn giản nếu chấp nhận sự xa lạ của cơ học lượng tử. Một trong những nguyên lý cơ bản của cơ học lượng tử là ít nhất hầu hết mọi thứ đều bị lượng tử hóa, đặc biệt năng lượng của các trạng thái chỉ tồn tại theo những lượng rời rạc. Đây cũng là lý do hình thành các quỹ đạo electron trong nguyên tử
      Electron chỉ có thể có những giá trị nhất định và không có trạng thái trung gian, nên khi chuyển giữa các quỹ đạo, nó phải hấp thụ hoặc phát ra đúng bằng chênh lệch năng lượng đó. Có thể thấy điều này trong thực tế khi nhìn các chất huỳnh quang như mặt đồng hồ dạ quang: photon ánh sáng đỏ có năng lượng quá thấp nên không thể “sạc”, còn ánh sáng xanh lá hoặc xanh lam thì có thể, và dù sạc bằng ánh sáng nào thì nó luôn phát sáng cùng một màu
      Điện trở mà electron gặp khi di chuyển trong vật dẫn cũng bị lượng tử hóa. Trong chất siêu dẫn, xảy ra tình huống vật liệu không thể hấp thụ lượng năng lượng mà electron có thể phát ra, trong khi tương tác lại cần điều đó. Kết quả là không có tương tác, và cũng không có điện trở
      Ví von thì giống như muốn mua chai nước giá 1 đô la bằng tờ 100 đô la. Không ai muốn thối lại 99 đô la, mà bạn cũng không thể trả 100 đô la cho một chai nước, nên dù có tiền vẫn không mua được
      Nói rất đơn giản hóa, đó là nguyên lý hoạt động của siêu dẫn và siêu lưu. Vấn đề bây giờ là chuẩn bị các điều kiện để siêu dẫn có thể xảy ra, và một cách là làm vật liệu cực kỳ lạnh. Mọi kim loại đều trở nên siêu dẫn khi nhiệt độ đủ gần 0, nhưng thường là dưới vài kelvin, đôi khi ở mức phần lẻ của kelvin. Vì vậy, khi các vật liệu phức hợp đầu tiên cho thấy hiệu ứng này ở nhiệt độ cao hơn xuất hiện, đó là một sự kiện lớn, và từ đó cuộc săn tìm vật liệu tốt hơn vẫn tiếp diễn
    • Không phải là câu trả lời, nhưng nếu bạn thấy chất siêu dẫn kỳ lạ thì thử tìm hiểu về siêu lưu xem, đầu sẽ còn rối hơn nữa
    • Thiết bị MRI và LHC dùng nam châm siêu dẫn. Vì vậy cứ tin đi

  • Mẫu được dùng không tạo ra hiệu ứng Meissner, nhưng việc nó cho thấy tính siêu dẫn ở khoảng 100 K là điều đáng chú ý
    “Để kiểm chứng thêm các đặc tính siêu dẫn, chúng tôi đã tiến hành đo từ tính trên mẫu, nhưng đáng tiếc là không quan sát được tín hiệu Meissner rõ ràng; điều này gợi ý rằng tỉ phần thể tích siêu dẫn của mẫu có thể rất nhỏ. Việc chuẩn bị mẫu có độ tinh khiết cao vẫn là một thách thức khó khăn”

    • Đây cũng là một trong những takeaway cốt lõi. Dù chưa xác nhận được tính siêu dẫn, việc không đưa kết quả đo từ hóa vào là điều đáng tiếc
      Bài báo mang tính quyết định đầu tiên sẽ cần cho thấy chuyển pha siêu dẫn ở cả điện trở suất lẫn từ hóa