![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
don_katalanВячеслав Ільченко
Посилання на попередню статтю ось тут: https://cutt.ly/nwgH9OcS
Коротке викладення перебігу подій:
- на сьогодні над цим матеріалом працюють уже 18 лабораторій (7 китайських, 3 південнокорейські, 3 американські, індійська, тайванська, спільна американсько-іспансько-німецька і одна російська), з яких лише 14 надали результати. Із цих 14 тільки 5 досягли "жовтого" статусу - тобто, є попередні результати і препринт наукової роботи.
Основні результати:
- всі ефекти спостерігаються на мікрометровому рівні (т. зв. flakes);
- найбільш відтворюваним є діамагнетизм та ефект Мейснера (левітація в магнітному полі);
- надпровідність не зафіксована ніде, окрім двох випадків, причому в одному із них зафіксований просто дуже низький спротив зразка - а до нуля спротив так і не упав (тобто, реальної надпровідності немає, причому це було лише одне спостереження із чотирьох спроб).
Тобто, поки що все залишається на тому ж рівні, що й на початку місяця. Я б навіть не писав цей пост, якби не з'явилось дуже цікаве пояснення надзвичайно високої провідності LK-99. Воно важливо тим, що воно було висунуто практично одночасно трьома різними командами - командою китайської Академії Наук, компанії Varda Space Industries (це ті самі, які в прямому ефірі будували навіть установку для синтеза), а також спільної американо-іспансько-німецької команди (об'єднані зусилля Прінстонського університету, інституту Макса Планка та Центру фізичних досліджень Університета Країни Басків).
Я уже казав, що цілком можливо, що LK-99 представляє собою матеріал, який за різних умов може проявляти як властивості провідника так і ізолятора (т. зв. ізолятор Мотта).
Всі три перелічені мною команди, очевидно, вважали так само - тому аналізували LK-99 як мультифазний матеріал. Тобто, окрім власне його синтеза, шукали умови, за яких він буде мати потрібні показники. Для цього використовувався метод структурного аналізу матеріалу за допомогою рентгенівських променів, який супроводжувався "допінгом" - додатковим бомбардуванням електронами, дією магнітного поля різної потужності, або лазерною накачкою тощо.
Варіюючи чистоту матеріала, ці команди виявили, що крім власне заміщення атомів свинцю атомами міді, в LK-99 також присутня невеличка кількість сірки. Мідь та сірка в процесі синтезу матеріалу утворюють нанометричні, майже молекулярні вкраплення сульфіда міді. А це дуже цікава речовина, яка має фазовий іонний перехід, що супроводжується - правильно, різким падінням спротиву матеріала майже до рівня шумів.
Суперіонні провідники відомі ще з часів Майкла Фарадея, який їх описав ще - страшно сказати, в 1833 році. Як і ізолятори Мотта, вони всі - кристали. Але демонструють іншу цікаву властивість - за однієї температури вони мають характеристики твердотільного провідника, а за іншої - рідкого, подібного до ртуті - при цьому не перестаючи бути кристалом.
Механізм суперіонної провідності надзвичайно простий. Як правило, йдеться про жорстку кристалічну решітку, яку формують атоми одного елемента, а лакуни в цій решітці займають атоми іншого. Якщо нагріти такий кристал, жорстка решітка реконфігурується і лакуни перетворюються на мікроструктури, схожі на туннелі. Саме це викликає падіння спротиву - адже по таким туннелям атоми можуть вільно переміщуватись і переносити заряд, утворюючи струм.
В сульфіді міді роль жорсткої решітки виступає сірка, а в ролі лакунних атомів - мідь. Якщо сульфід міді нагріти до 103 градусів Цельсія, атоми сірки реконфігуруються в гексагональні туннельні структури, по яким вільно переміщуються атоми міді. Спротив, само собою, при таких умовах падає практично на рівень шумів.
В 2013 році в журналі Nature була опублікована цікава робота команди професора Т. Міллера із матеріалознавчого факультету Стенфордського університету. Він зауважував, що при певних умовах молекулярний сульфід міді може переходити в суперіонний стан... при кімнатній температурі.
Для цього, зауважував Міллер, необхідне знаходження молекулярних вкраплень сульфіда міді в якійсь складній сполуці - як, наприклад, в тетрагідридобораті літія, який виступає одночасно і як стабілізатор і як діелектрична обкладка, всередині якої знаходяться нанокристали із суперіонними властивостями (для тетрагідридобората літія подібна суперіонна провідність доказана).
А нам уже відомо, що апатит - це один із тих матеріалів, які самі по собі здатні формувати наноструктури всередині себе (гляньте попередню статтю - там про це написано).
Так ось три наукові команди незалежно одна від іншої висунули гіпотезу, що LK-99 - насправді не надпровідник, а нанометричний суперіонний провідник кімнатної температури, а ключову роль в цьому грають саме нанокристали сульфіду міді.
Само собою, це не магічна технологія. Але це може бути дешева альтернатива літієвим напівпровідникам. Адже літій є далеко не всюди (і війна у нас точиться в тому числі за контроль над літієвими родовищами - саме тому Росія так прагне не війною, так "мирним процесом" утримати за собою саме Запорізьку область, бо там знаходиться родовище "Крута балка"), а ось апатит, мідь та сірка є всюди.
... і заодно це черговий аргумент на користь того, що початкова робота корейських науковців полягала не в надпровідності, а в створенні заготовки під молектронні інтегральні схеми. Як і ізолятори Мотта, молекулярні суперіонні провідники - один із ідеальних шляхів пробиття бар'єру молектроніки.
... і ще питання - мені продовжувати висвітлювати питання LK-99, чи це не дуже цікаво?
Посилання на попередню статтю ось тут: https://cutt.ly/nwgH9OcS
Коротке викладення перебігу подій:
- на сьогодні над цим матеріалом працюють уже 18 лабораторій (7 китайських, 3 південнокорейські, 3 американські, індійська, тайванська, спільна американсько-іспансько-німецька і одна російська), з яких лише 14 надали результати. Із цих 14 тільки 5 досягли "жовтого" статусу - тобто, є попередні результати і препринт наукової роботи.
Основні результати:
- всі ефекти спостерігаються на мікрометровому рівні (т. зв. flakes);
- найбільш відтворюваним є діамагнетизм та ефект Мейснера (левітація в магнітному полі);
- надпровідність не зафіксована ніде, окрім двох випадків, причому в одному із них зафіксований просто дуже низький спротив зразка - а до нуля спротив так і не упав (тобто, реальної надпровідності немає, причому це було лише одне спостереження із чотирьох спроб).
Тобто, поки що все залишається на тому ж рівні, що й на початку місяця. Я б навіть не писав цей пост, якби не з'явилось дуже цікаве пояснення надзвичайно високої провідності LK-99. Воно важливо тим, що воно було висунуто практично одночасно трьома різними командами - командою китайської Академії Наук, компанії Varda Space Industries (це ті самі, які в прямому ефірі будували навіть установку для синтеза), а також спільної американо-іспансько-німецької команди (об'єднані зусилля Прінстонського університету, інституту Макса Планка та Центру фізичних досліджень Університета Країни Басків).
Я уже казав, що цілком можливо, що LK-99 представляє собою матеріал, який за різних умов може проявляти як властивості провідника так і ізолятора (т. зв. ізолятор Мотта).
Всі три перелічені мною команди, очевидно, вважали так само - тому аналізували LK-99 як мультифазний матеріал. Тобто, окрім власне його синтеза, шукали умови, за яких він буде мати потрібні показники. Для цього використовувався метод структурного аналізу матеріалу за допомогою рентгенівських променів, який супроводжувався "допінгом" - додатковим бомбардуванням електронами, дією магнітного поля різної потужності, або лазерною накачкою тощо.
Варіюючи чистоту матеріала, ці команди виявили, що крім власне заміщення атомів свинцю атомами міді, в LK-99 також присутня невеличка кількість сірки. Мідь та сірка в процесі синтезу матеріалу утворюють нанометричні, майже молекулярні вкраплення сульфіда міді. А це дуже цікава речовина, яка має фазовий іонний перехід, що супроводжується - правильно, різким падінням спротиву матеріала майже до рівня шумів.
Суперіонні провідники відомі ще з часів Майкла Фарадея, який їх описав ще - страшно сказати, в 1833 році. Як і ізолятори Мотта, вони всі - кристали. Але демонструють іншу цікаву властивість - за однієї температури вони мають характеристики твердотільного провідника, а за іншої - рідкого, подібного до ртуті - при цьому не перестаючи бути кристалом.
Механізм суперіонної провідності надзвичайно простий. Як правило, йдеться про жорстку кристалічну решітку, яку формують атоми одного елемента, а лакуни в цій решітці займають атоми іншого. Якщо нагріти такий кристал, жорстка решітка реконфігурується і лакуни перетворюються на мікроструктури, схожі на туннелі. Саме це викликає падіння спротиву - адже по таким туннелям атоми можуть вільно переміщуватись і переносити заряд, утворюючи струм.
В сульфіді міді роль жорсткої решітки виступає сірка, а в ролі лакунних атомів - мідь. Якщо сульфід міді нагріти до 103 градусів Цельсія, атоми сірки реконфігуруються в гексагональні туннельні структури, по яким вільно переміщуються атоми міді. Спротив, само собою, при таких умовах падає практично на рівень шумів.
В 2013 році в журналі Nature була опублікована цікава робота команди професора Т. Міллера із матеріалознавчого факультету Стенфордського університету. Він зауважував, що при певних умовах молекулярний сульфід міді може переходити в суперіонний стан... при кімнатній температурі.
Для цього, зауважував Міллер, необхідне знаходження молекулярних вкраплень сульфіда міді в якійсь складній сполуці - як, наприклад, в тетрагідридобораті літія, який виступає одночасно і як стабілізатор і як діелектрична обкладка, всередині якої знаходяться нанокристали із суперіонними властивостями (для тетрагідридобората літія подібна суперіонна провідність доказана).
А нам уже відомо, що апатит - це один із тих матеріалів, які самі по собі здатні формувати наноструктури всередині себе (гляньте попередню статтю - там про це написано).
Так ось три наукові команди незалежно одна від іншої висунули гіпотезу, що LK-99 - насправді не надпровідник, а нанометричний суперіонний провідник кімнатної температури, а ключову роль в цьому грають саме нанокристали сульфіду міді.
Само собою, це не магічна технологія. Але це може бути дешева альтернатива літієвим напівпровідникам. Адже літій є далеко не всюди (і війна у нас точиться в тому числі за контроль над літієвими родовищами - саме тому Росія так прагне не війною, так "мирним процесом" утримати за собою саме Запорізьку область, бо там знаходиться родовище "Крута балка"), а ось апатит, мідь та сірка є всюди.
... і заодно це черговий аргумент на користь того, що початкова робота корейських науковців полягала не в надпровідності, а в створенні заготовки під молектронні інтегральні схеми. Як і ізолятори Мотта, молекулярні суперіонні провідники - один із ідеальних шляхів пробиття бар'єру молектроніки.
... і ще питання - мені продовжувати висвітлювати питання LK-99, чи це не дуже цікаво?
no subject
Date: 2023-08-17 09:06 am (UTC)Я думав, питання по LK-99 вже закрито, бо не підтвердили надпровідність. А тут, виявляється, все складніше.