- Đây là kết quả thí nghiệm tiếp theo cho biết đã thu được mẫu từ levitation ở nhiệt độ phòng và áp suất thường trong tinh thể LK-99 apatite chì biến tính; báo cáo quan sát thấy góc levitation lớn hơn mẫu của Sukbae Lee trước đó
- Quá trình tổng hợp dựa trên phương pháp pha rắn, đi qua các tiền chất Lanarkite và copper phosphide, tạo vật liệu mục tiêu có thành phần Pb10-xCux(PO4)6O trong điều kiện 10^-2 Pa
- Trong phép đo từ hóa–nhiệt độ, mẫu khối cho thấy chuyển pha khoảng 326 K·299 K ở ZFC/FC, còn tinh thể cỡ micron được chọn lọc bằng lực đẩy nam châm cho thấy chuyển pha khoảng 340 K
- Tinh thể cỡ micron cho thấy hiện tượng levitation: khi đưa nam châm mạnh lại gần, mẫu dựng thẳng vuông góc với đế; nhóm nghiên cứu cho biết trong thử nghiệm hút riêng biệt, mẫu không bị nam châm hút nên đã loại trừ hiệu ứng sắt từ
- Kết quả dẫn đến cách diễn giải rằng độ kết tinh và doping Cu là quan trọng, nhưng vẫn cần kiểm chứng thêm như thử nghiệm điện ở nhiệt độ phòng
Mục tiêu tổng hợp và kiểm chứng LK-99
- Sukbae Lee và cộng sự từng tuyên bố rằng LK-99, tinh thể apatite chì biến tính, có thể thể hiện tính siêu dẫn ở nhiệt độ phòng và áp suất thường, với nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn Tc cao hơn 400 K và xuất hiện hiện tượng levitation Meissner
- Nhóm nghiên cứu lần này báo cáo đã tổng hợp tinh thể LK-99 và thu được mẫu có thể từ levitation ở nhiệt độ phòng
- Họ cho biết góc levitation quan sát được lớn hơn mẫu của Sukbae Lee
Phương pháp tổng hợp và đặc tính mẫu
- Mẫu LK-99 được nuôi với thành phần Pb10-xCux(PO4)6O, 0.9 < x < 1.1
- Quá trình tổng hợp sử dụng phương pháp pha rắn tương tự cách Sukbae Lee và cộng sự đã báo cáo
- Tổng hợp tiền chất Lanarkite, tức Pb2(SO4)O
- Tổng hợp tinh thể copper phosphide, tức Cu3P
- Sau đó tổng hợp sản phẩm mục tiêu LK-99
- Tất cả phản ứng được thực hiện trong điều kiện 10^-2 Pa
- Cấu trúc tinh thể được trình bày dưới dạng một trong bốn nguyên tử Pb(2) bị thay thế bằng nguyên tử Cu
Kết quả đo từ hóa–nhiệt độ
- Đường cong từ hóa–nhiệt độ của mẫu LK-99 được đo bằng hệ thống đo tính chất vật liệu PPMS DynaCool
- Phép đo được tiến hành ở chế độ ZFC và FC dưới từ trường 10 Oe
- Mẫu 1 là mẫu khối vĩ mô màu xám đen
- Đường cong ZFC xuất hiện chuyển pha nghịch từ ở khoảng 326 K
- Đường cong FC quan sát thấy chuyển pha nghịch từ ở khoảng 299 K
- Kết quả này được đánh giá là tương tự kết quả mà Sukbae Lee đã báo cáo trước đó
- Mẫu 2 là tinh thể cỡ micron được chọn lọc bằng lực đẩy nam châm
- Có dạng tam giác, chiều dài một cạnh khoảng 120 μm, độ dày khoảng 20 μm
- Nhiệt độ chuyển pha nghịch từ khoảng 340 K, hơi cao hơn mẫu vĩ mô
- Nhóm nghiên cứu diễn giải rằng mẫu 2 có độ tinh khiết và độ kết tinh cao hơn, cùng mức doping Cu tốt hơn
Từ levitation ở nhiệt độ phòng, áp suất thường và loại trừ sắt từ
- Mẫu 2 cho thấy hiện tượng từ levitation ở nhiệt độ phòng và áp suất thường
- Khi đưa nam châm mạnh lại gần, mẫu nâng lên và dựng hoàn toàn vuông góc với đế
- Khi nam châm được đưa ra xa, mẫu rơi trở lại lên đế
- Họ cho biết góc levitation này lớn hơn mẫu của Sukbae Lee
- Trong thử nghiệm hút riêng biệt, mẫu 2 không thể hiện phản ứng bị nam châm mạnh hút
- Dựa trên điều này, nhóm nghiên cứu loại trừ hiệu ứng sắt từ của mẫu 2
- Video bổ trợ:
- Supplementary video 1: hiệu ứng Meissner của mẫu 2
- Supplementary video 2: thử nghiệm loại trừ sắt từ của mẫu 2
Diễn giải và các kiểm chứng còn lại
- Sự khác biệt về nghịch từ giữa các mẫu được diễn giải là gợi ý rằng sự thay đổi cấu trúc dải điện tử do đồng–oxy gây ra trong oxide phosphate có thể liên quan đến cơ chế siêu dẫn tiềm năng
- Nhóm nghiên cứu liên hệ rằng nhiều nghiên cứu lý thuyết ủng hộ hướng này
- Kết luận, họ tóm tắt rằng đã thu được chuyển pha nghịch từ nhất quán và góc levitation lớn trong vật liệu LK-99 ở nhiệt độ phòng và áp suất thường
- Độ kết tinh và doping Cu phù hợp được nhấn mạnh là điều kiện then chốt
- Cần có các kiểm chứng nhất quán hơn, chẳng hạn thử nghiệm điện ở nhiệt độ phòng, để xác nhận tiềm năng của oxide phosphate
- Dữ liệu có thể được cung cấp từ tác giả liên hệ khi có yêu cầu hợp lý, và nhóm nghiên cứu cho biết không có lợi ích cạnh tranh
1 bình luận
Các ý kiến trên Hacker News
Tôi hiểu rằng bài báo này được làm vội để nhanh chóng công bố phát hiện, nhưng thật bức bối vì quá nhiều thông tin cốt lõi của quy trình thí nghiệm bị bỏ sót
Chỉ viết “mọi phản ứng được thực hiện ở 10^-2 Pa” là chưa đủ. Tôi hiểu đó là áp suất tuyệt đối, nhưng cần thông tin như đó là lò chân không, lọ thạch anh hàn kín, thổi argon hay không khí
Hồ sơ nhiệt độ cũng có thời gian tăng nhiệt và thời gian giữ nhiệt, nhưng không có tốc độ làm nguội và thời điểm kết thúc. Việc mẫu được lấy ra ngay rồi làm nguội trong không khí, hay duy trì chân không đến nhiệt độ phòng, cũng quan trọng đối với khả năng tái lập
Những chi tiết như vậy gần như không mất thời gian để đưa vào bài báo mà vẫn bị thiếu; tôi cho rằng thái độ này khiến việc tái lập trong khoa học trở nên khó khăn
Dù vậy, để đầy đủ hơn, chỉ cần thêm một từ “chân không” thì đã tốt hơn. Tôi còn nhớ thang 0–30 của các đồng hồ đo thủy ngân ngày xưa cũng từng gây nhầm lẫn
Tôi hy vọng điều này sẽ phát triển vượt ra ngoài xuất bản mở như Arxiv, thành một nền khoa học mở thực sự có không gian cộng tác
Tuần vừa qua khiến tôi nhớ đến câu chuyện Bardeen và Brattain phát minh ra transistor
Ban đầu nó chỉ vừa đủ hoạt động và có thể hỏng chỉ vì chạm vào cái bàn; còn có một người thứ ba cũng tuyên bố công lao. Tôi cũng muốn nhìn nhận một cách hoài nghi, nhưng việc khó tái lập lại có vẻ khá bình thường. Điều thú vị là giờ đây những người khác đã thành công trong việc làm cho nó hoạt động
Tôi không hiểu vì sao để chứng minh vật liệu này là chất siêu dẫn lại dùng các cách gián tiếp như bay lơ lửng, nghịch từ
Có lẽ tôi đang bỏ lỡ lý do nào đó khiến không thể chỉ đo xem dòng điện có chạy qua mà không có điện trở hay không
Tôi hiểu rằng việc thể hiện nghịch từ là một trong những cách tương đối ít lỗi hơn để chứng minh hiệu ứng siêu dẫn
Cho đến khi sản xuất được lượng lớn vật liệu hoàn hảo, phép đo điện trở suất khó có thể mang lại nhiều ý nghĩa
Vì vậy, quan sát các hiện tượng kỳ lạ mà mọi chất siêu dẫn đều thể hiện trong từ trường, chẳng hạn như bay lơ lửng do từ tính, thường dễ hơn
Có vẻ là cùng trường hợp với video được đăng vài ngày trước: https://news.ycombinator.com/item?id=36953396
Khi đó nhiều người hỏi liệu đây có phải siêu dẫn hay chỉ là nghịch từ đơn thuần, và tôi tò mò liệu bài báo mới có trả lời câu hỏi đó không
Việc nhiệt độ chuyển pha giảm khi có từ trường cũng rất quan trọng. Nếu bài báo không bị làm giả, đây có vẻ là bằng chứng tích cực mạnh nhất cho thấy có điều gì đó vượt ngoài nghịch từ đơn thuần đang diễn ra, và lần đầu tiên tôi xem khả năng này là trên 50%
Thứ hai, chỉ chất siêu dẫn mới có thể có từ trường tổng bằng 0 và tạo ra sự bay lơ lửng “ổn định”. Trong video, ngay cả khi đưa nam châm lại gần rồi lật ngược, mảnh vật liệu nhìn chung vẫn ở nguyên vị trí
Chất nghịch từ thông thường sẽ đi theo hướng của từ trường ngoài được áp vào, nên có khả năng dịch sang bên; vì vậy người ta thường dùng mảng Halbach để triệt tiêu lực và tạo bay lơ lửng tại chỗ
Dữ liệu này cho thấy bằng chứng mạnh về một dạng chuyển pha nghịch từ nào đó ở khoảng 320K. Bất kể có phải do siêu dẫn hay không, khả năng vật liệu này có các tính chất từ học thú vị là rất cao
Nhóm Varda đã đăng video độ phân giải cao cho thấy tính nghịch từ: https://twitter.com/andrewmccalip/status/1687405505604734978
Trọng lực yếu hơn lực điện từ rất nhiều, vậy họ đã hiệu chỉnh thiết bị để gần khớp với trọng lực tác dụng lên mẫu à? Tôi thắc mắc vì sao không đẩy mạnh hơn một chút để nó bay văng tới nắp hộp đựng
Tôi vẫn chưa làm kiểu “phẫu thuật đá” bằng cách cắt mẫu để bỏ bớt khối lượng không cần thiết. Cách bố trí bàn cờ 4 nam châm thường dùng với tấm graphite nhiệt phân có thể không hiệu quả vì mẫu không phẳng
Lật ngược nam châm để thử cũng hữu ích, và làm nóng để cho thấy nó rơi xuống ở một nhiệt độ nhất định cũng có vẻ hay. Trường hợp này có lẽ chỉ cần dưới 100°C. Dù sao thì hiệu ứng trình diễn và chất lượng video tốt vẫn quan trọng
https://en.wikipedia.org/wiki/LK-99#Replication_attempts
Bài Wikipedia này đang tóm tắt khá tốt các nỗ lực tái lập cho đến nay, bao gồm cả bài báo này
Càng trông có vẻ được kiểm chứng, lần đầu tiên sau nhiều năm tôi thực sự nổi da gà. Theo nghĩa tích cực
Những thay đổi mà nó mang lại có thể sánh với thời Faraday, Volta và các nhà khoa học thế kỷ 17–18 bắt đầu tìm ra nguyên lý của điện. Họ cũng không biết mọi mặt của đời sống sẽ thay đổi đến mức nào trong cả thế kỷ sau đó
Tôi từng làm vật lý hạt, và phần lớn trong các hệ thống phức tạp là thiết bị để làm lạnh nam châm siêu dẫn đủ sâu. Nếu làm được ở nhiệt độ phòng thì toàn bộ hệ thống làm lạnh đó sẽ không còn cần thiết
Lò phản ứng nhiệt hạch cũng phụ thuộc vào nam châm siêu dẫn, nên nó có thể ảnh hưởng lớn đến các lò nhiệt hạch tương lai. Những hạn chế kiểu như chỉ chạy nam châm được vài giây trước khi quá nhiệt, như JET, cũng sẽ giảm đi
Về lý thuyết tôi hiểu khái niệm siêu dẫn ở nhiệt độ phòng, nhưng nếu điều này thật sự đúng thì tôi vẫn khó hình dung thế giới sẽ thay đổi ra sao
Nếu điều này thành hiện thực, ta có thể chụp MRI trong kiểm tra sức khỏe hằng năm. Có thể chẩn đoán vô số bệnh và 95% ung thư, rồi tự động so sánh với ảnh quét năm trước để sinh thiết nếu có thay đổi hình thái
Khoa học y tế cũng sẽ thay đổi mang tính cách mạng. Hiện nay dữ liệu về cách các khối u lành tính tồn tại trong cơ thể người còn quá ít, đến mức để xem một khối có vấn đề hay không thì chỉ biết hỏi có triệu chứng nào khác không. Các thiết bị y tế mới như SQUID cũng sẽ khả thi
MRI chụp ảnh dưới lòng đất cũng có thể tạo bước nhảy cho khảo cổ học, cổ sinh vật học, địa chất học và thăm dò tài nguyên. Có thể lái xe qua sa mạc để tìm tín hiệu hóa thạch, đứt gãy và khoáng vật
Dùng vòng phóng thì chi phí du hành vũ trụ cũng gần như biến mất, di chuyển đường dài cũng rẻ và ít ô nhiễm hơn. Chỉ bằng điện có thể lên quỹ đạo thấp hoặc gia tốc máy bay lên gấp vài lần tốc độ âm thanh
Lưu trữ điện lưới, nhà máy phát điện đỉnh tải và phát điện bám phụ tải có thể gần như trở nên lỗi thời. Đường dây trên không siêu dẫn sẽ nối mọi quốc gia, có thể dùng điện hạt nhân phân hạch của Mỹ để vận hành nhà máy Trung Quốc hoặc dùng điện mặt trời Úc để sưởi nhà ở Canada. Kết nối HVDC cũng sẽ lỗi thời, và cuối cùng có thể thoát khỏi điện xoay chiều
CPU có thể hiệu quả hơn 10–50%, còn GPU có thể hơn thế. Dây điện quá tải sẽ không còn dẫn điện nữa, nhờ đó giảm hỏa hoạn, đặc biệt là cháy nhà
Nếu thật sự có thể tái lập và sản xuất ở quy mô công nghiệp, tôi có cảm giác tốc độ thay đổi kiểu thập niên 1960 có thể quay lại
Tuy nhiên, ngay cả khi tính cả nhiệt hạch, vẫn cần giảm phát thải CO2, thay đổi lối sống, tối thiểu hóa tiêu dùng và ứng phó với các tác động khí hậu đã chắc chắn xảy ra
Tôi cũng tò mò về tiến bộ trong mạch tích hợp dựa trên graphene và điện toán quang. Tôi muốn thấy một Lisp Machine mới dựa trên chất siêu dẫn trước năm 2030. Việc xử lý chì kiểu “mã nguồn mở” có thể không hay lắm, nhưng nó hợp với thái độ kiểu Alan Kay rằng tương lai là thứ được phát minh ra
Cứ tưởng tượng những món đồ chơi tuyệt vời mà chất siêu dẫn nhiệt độ phòng có thể tạo ra
Và những đường dây truyền tải điện cao áp không xây được vì vấn đề cấp phép, nếu thật sự xây thì tổn thất năng lượng sẽ bằng 0, nhưng có lẽ cũng sẽ không được xây
Thứ nhất là các thiết bị vốn đã dùng chất siêu dẫn sẽ không cần làm lạnh nữa, nên chế tạo và vận hành rẻ hơn nhiều. MRI, một số cảm biến, nam châm công suất lớn cho nghiên cứu nhiệt hạch, máy phát điện và động cơ cỡ lớn thuộc nhóm này
Thứ hai là các thiết bị mà chất siêu dẫn sẽ mang lại cải thiện, nhưng hiện nay không hợp lý về kinh tế hoặc thực tiễn. Cái nào thành công thì gần như chỉ là phỏng đoán, nhưng có thể kể đến chip điện toán, cảm biến bổ sung, tác phẩm nghệ thuật kiểu tượng bay lơ lửng vĩnh viễn, động cơ và máy phát điện nhỏ
Chắc chắn còn nhiều hạng mục mà ta chưa tưởng tượng ra sẽ hưởng lợi từ điện trở bằng 0 hoặc khả năng đẩy từ trường
Điểm hơi mỉa mai trong câu chuyện này là cựu nhân viên đã công bố trái phép có thể sẽ được ghi công vì đã đưa chuyện này ra trước thế giới
Nhóm nghiên cứu đã làm việc trong thời gian dài, nhưng giờ đây cả thế giới đang nghiên cứu và khám phá các phương pháp cũng như tổ hợp vật liệu khác. Cũng có thể sẽ có những nỗ lực cải tiến thiết kế gốc và né tránh bằng sáng chế
Nếu cựu nhân viên đó không tiết lộ, không biết nó còn bị che giấu thêm bao lâu nữa; cũng có thể động cơ là muốn nó được đưa ra thế giới để giúp ích cho nhân loại
Gần đây trong lĩnh vực này cũng từng có vụ lừa đảo giật gân, nên các tạp chí hẳn sẽ rất hoài nghi. Có thể họ đang chuẩn bị một bài báo gồm các thí nghiệm thuyết phục và việc gửi mẫu đến phòng thí nghiệm độc lập, nhưng về thực chất đã bị đẩy vào thế phải vội vàng công bố những gì đang có, nên tuyên bố trông có vẻ yếu hơn
Việc thử nghiệm và tái lập ở quy mô rộng hơn nhiều có thể đã bắt đầu từ 10 năm trước; tôi không rõ lợi ích của việc để nghiên cứu lan truyền chậm như vậy là gì
Danijel Djurek từng tuyên bố đã phát hiện một hỗn hợp gốm siêu dẫn vào cuối thập niên 1980, nhưng không thể xác định chắc cấu trúc và thành phần; sau khi Croatia tách khỏi Nam Tư, chiến tranh đã khiến nghiên cứu bị gián đoạn
Nguồn trích: http://www.rexresearch.com/djurek/djurek.htm
Điều đó gợi ý rằng có thể đã có mâu thuẫn quanh việc công bố vì lý do thương mại, đặc biệt là bằng sáng chế. Có thể họ đã cố tạo ra sản phẩm có thể bán được trước khi người khác tái lập
Vì vậy cựu nhân viên công bố trái phép chắc chắn xứng đáng được ghi công vì đã đưa nó ra thế giới, và có lẽ nhân loại nên nhìn nhận ông ấy theo chiều ngược lại thay vì gán cho ông ấy vết nhơ
KR20210062550A - Mehtod of manufacturing ceramic composite with low resistance including superconductors and the composite thereof -
https://patents.google.com/patent/KR20210062550A/en
Các nỗ lực tái lập LK-99 trong phòng thí nghiệm cho đến nay gồm hai từ HUST: https://www.bilibili.com/video/BV14p4y1V7kS/ https://www.bilibili.com/video/BV13k4y1G7i1/
Một từ USTC: https://www.bilibili.com/video/BV1Ex4y1X7ix/ mẫu nhỏ này có thể đứng trên đầu nhọn
Một từ Qufu Normal University: https://www.zhihu.com/zvideo/1669820225079070720
Một trường hợp có nền tảng THU nhưng tự nhận là dự án cá nhân: https://www.bilibili.com/video/BV14z4y1s7Vo
Tôi thắc mắc vì sao không có nhiều phòng thí nghiệm hơn bên ngoài Trung Quốc chế tạo LK-99 và công bố video
Nhiều khi họ còn nhận được tài trợ ngắn hạn tốt hơn đồng nghiệp ở Mỹ hay châu Âu, nhưng lại thiếu sự ổn định nghề nghiệp dài hạn. Vì vậy họ phải tiếp tục theo đuổi các đột phá tiềm năng như LK-99 không chỉ vì đam mê hay tò mò, mà còn để sinh tồn
Hệ thống Trung Quốc cũng có nhiều giải thưởng, khoản tài trợ nghiên cứu và danh hiệu gắn với độ tuổi; những thứ này không chỉ là danh dự mà còn thiết yếu cho tiến triển sự nghiệp, nên càng làm tăng cảm giác cấp bách và cạnh tranh giữa các nhà nghiên cứu trẻ
Họ có thể chưa tái lập được kết quả mang tính quyết định, và có thể ngại công bố kết quả âm tính vì sợ sau này ai đó đưa ra kết quả dương tính chắc chắn
Họ cũng có thể xử lý thận trọng hơn với các kết quả mà họ chưa chắc chắn 100%, hoặc ưa chuộng con đường truyền thống là đăng bài sau bình duyệt hơn là khoa học thu hút sự chú ý
Họ có thể không muốn đăng video YouTube rồi phải xử lý lượng tương tác khổng lồ, hoặc sợ mình sai
Trong machine learning cũng vậy, sau các công bố lớn thường có nhiều bài báo chất lượng thấp ùa vào để trở thành “đầu tiên”. Nhưng về dài hạn, làm việc tốt cần thời gian nên chuyện đó không mấy ý nghĩa
Các phòng thí nghiệm tốt không muốn công bố những kết quả lưng chừng, mơ hồ; họ muốn đưa ra kết quả toàn diện, quyết định, chất lượng cao mà họ có thể chịu trách nhiệm. Đó mới là thứ thúc đẩy khoa học tiến lên
Nhiều phòng thí nghiệm hẳn đang nghiên cứu LK-99, nhưng họ sẽ không đưa ra kiểu phân tích vụng về như thế này
Bản dịch tiêu đề là “Nếu siêu dẫn ở nhiệt độ phòng thật sự được tái lập, tôi sẽ ăn phân”. Sau đó chủ đề này trở nên nóng trên bilibili, và video tái lập LK-99 đầu tiên gần chạm mốc 10 triệu lượt xem