Опрос
|
реклама
Быстрый переход
Соавторы открытия сверхпроводимости при комнатной температуре стали от него открещиваться
27.09.2023 [20:33],
Сергей Сурабекянц
Соавторы статьи для журнала Nature, в которой описывалось открытие явления сверхпроводимости при комнатной температуре, попросили редакцию журнала отозвать исследование, аргументируя тем, что ведущий исследователь исказил данные. Соавторы утверждают, что физик из Рочестерского университета Ранга Диас (Ranga Dias) «действовал недобросовестно в отношении подготовки и подачи рукописи» и перечисляют многочисленные недостатки статьи. 
Источник изображения: Adam Fenster/University of Rochester «Мы со всем уважением просим журнал Nature опубликовать опровержение», — написали восемь из одиннадцати авторов скандальной статьи старшему редактору. Их просьба была удовлетворена, хотя Диас не собирается отказываться от результатов исследования. «Я никогда не занимался фальсификацией, манипулированием или искажением данных ни в одной из своих исследовательских работ», — заявил он. В начале сентября Диас обратился как минимум к шести соавторам, угрожая судебным иском за клевету. На его странице на сайте Университета Рочестера до сих пор опубликована информация о сделанном открытии. В марте Диас и его команда попали в заголовки газет, сообщив, что редкоземельный металл лютеций, сжатый в азото-водородной среде, проявляет сверхпроводимость при температуре около 21° по Цельсию. Смелое заявление Диаса о сверхпроводимости при комнатной температуре сразу же было встречено в учёном мире со скептицизмом, который усилился по мере того, как сторонние исследователи внимательно изучали работу и пытались воспроизвести её результаты. 
Источник изображений: rochester.edu Согласно письму соавторов Диаса в журнал Nature, некоторые из них указывали Диасу на недостатки исследования ещё до отправки статьи в журнал. Соавторы утверждают, что их «опасения в основном были отклонены доктором Диасом, и некоторые из нас получили от доктора Диаса указание не углубляться в поднятые вопросы и/или не беспокоиться о таких опасениях». Соавторы заявляют, что «В то время доктор Диас контролировал наши личные, академические и финансовые обстоятельства как наш наставник и руководитель», намекая на тот факт, что многие из них находились в зависимой ситуации от Диаса. Но также они признают, что Диас предлагал соавторам удалить свои имена из статьи, но они не сделали этого. Возможно, соблазн прославиться оказался слишком велик.  1 сентября журнал Nature уведомил читателей, что «достоверность данных, представленных в этой рукописи, в настоящее время находится под вопросом». Это уже третье за год опровержение статей, написанных под руководством Диаса. В августе журнал Physical Review Letters отозвал исследование, в котором описывались свойства соединения марганца. В сентябре прошлого года журнал Nature отозвал статью 2020 года, описывающую сверхпроводимость материала, содержащего углерод, серу и водород. Другие учёные ранее обвиняли Диаса в плагиате частей его докторской диссертации, написанной в Университете штата Вашингтон. Пока это обвинение не подтверждено и не опровергнуто, ведётся расследование. Руководство Университета Рочестера, в свою очередь, обратилось к сторонним экспертам с поручением изучить исследования Диаса. Корейские учёные продолжают настаивать на «комнатной» сверхпроводимости LK-99
26.08.2023 [10:20],
Геннадий Детинич
Казалось бы, что в деле об открытии якобы сверхпроводимости материала LK-99 при комнатных условиях поставлена точка. Достаточно авторитетные лаборатории попытались воспроизвести результаты южнокорейского открытия и потерпели крах. Отчасти в этом виноваты первооткрыватели «чудесного» материала, которые по каким-то причинам не смогли внятно описать порядок проведения опытов. Более того, они продолжают настаивать на сверхпроводимости LK-99. 
Левитация немагнитного материала LK-99 в магнитном поле. Источник изображения: Hyun-Tak Kim Сообщается, что первооткрыватели соединения LK-99 изменили текст патентной заявки. На английском языке тест пока отсутствует, а машинный перевод с корейского не даёт до конца понять все нюансы. Но представленные в патенте графики не дают сомневаться в том, что учёные обнаружили в материале LK-99 (апатите свинца, легированном медью с примесями) свойства, которые можно соотнести со сверхпроводимостью. В частности, после критической температуры около 105 °C удельное сопротивление материала скачком увеличивается от почти нулевого до весьма значительного. Независимые исследователи критиковали этот момент, утверждая, что это температура фазового перехода сульфата меди, который естественным образом сопровождается скачком в сопротивлении материала току, а никакая не критическая температура эффекта сверхпроводимости. Но южнокорейские учёные смотрят на это со своей позиции, утверждая, что примеси важны для эффекта сверхпроводимости, но проявляют себя по-иному. 
График изменения удельного сопротивления материала LK-99 в зависимости от температуры В изменённом тексте патентной заявки предложены изменённые методики по синтезу LK-99. Впрочем, по первому мнению сторонних специалистов, лучше они от этого не стали. Например, теперь в процессе появились примеси кремния и железа. Также первооткрыватели материала рекомендуют прибегать к синтезу не из твёрдых фаз смесей, когда в герметичной пробирке последовательно спекаются порошки составляющих материалов, а из паровой фазы в процессе осаждения. При осаждении на стенках пробирки возникают плёнки с разным процентным содержанием примесей от богатых до бедных. Комнатной сверхпроводимостью, утверждают корейцы, обладают только плёнки, полученные в средней части области осаждения. Авторы признают, что полученное соединение свинца с апатитом, как правило, является изолятором. Но при этом они продолжают утверждать, что легирование медью, которое приводит к замещению атомов свинца атомами меди в LK-99, является ключевым для раскрытия заявленной способности к сверхпроводимости. Согласно обновленному документу, команда наблюдала образцы, в которых соотношение сверхпроводящего апатита свинца составляло 48,9 %, не сверхпроводящих соединений свинца — 40 %, а соединений меди — 11,1 %. Примерно равные доли «сверхпроводящих» соединений и не являющихся таковыми ведут к тому, что материал левитирует в магнитном поле лишь частично — только той стороной, где «сверхпроводящих» частей больше. Этим учёные объясняют отсутствие чистого эффекта Мейсснера. Подобная неопределённость могла помешать независимым группам обнаружить в материале LK-99 сверхпроводимость. Также особенности материала, соглашаются авторы, создают островки магнетизма и диамагнетизма. Это могло показать ложную левитацию и создать впечатление, что авторы принимают за сверхпроводимость естественный магнетизм. В то же время наличие островков намагниченности также могло помешать обнаружить настоящий эффект Мейсснера (левитацию). Интересно, что южнокорейских коллег продолжают поддерживать некоторые учёные из других лабораторий. Например, болгарские исследователи рассмотрели возможность сверхпроводимости LK-99 и нашли её теоретически возможной, хотя не стали утверждать, что она достигается при комнатной температуре и обычном давлении. Теоретики пока не отбросили идею сверхпроводимости LK-99 и, похоже, на эту тему выйдет ещё немало статей. Учёные нашли объяснение «странным металлам», которые 40 лет ставили науку в тупик
18.08.2023 [12:34],
Геннадий Детинич
Свыше 40 лет физики не могли объяснить поведение «странных металлов», которые при сильном охлаждении вели себя не так, как обычные металлы. Если в обычных металлах возникала сверхпроводимость и мгновенно исчезала на какой-то чёткой температурной отметке, то сопротивление странных металлов при изменении температуры менялось линейно. Этому не было внятного объяснения, пока это недавно не сделали физики из США. 
Источник изображения: Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation Комплексное обоснование теории поведения странных металлов — металлов, которые не подчиняются теории ферми-жидкости, — сделали руководитель проекта Аавишкар Патель (Aavishkar Patel) из Центра вычислительной квантовой физики (CCQ) Flatiron Institute в Нью-Йорке и физики Хаоя Гуо, Илья Эстерлис и Субир Сачдев из Гарвардского университета. Как минимум, учёные обосновали ряд характерных свойств «странных металлов». Стройная теория может помочь ответить на вопросы о достижении сверхпроводимости при высоких температурах и помочь в разработке квантовых компьютеров. Квантовая механика стала тем инструментом, который помог разобраться в вопросе. Новая теория опирается на два ключевых свойства странных металлов. Во-первых, электроны в таких металлах могут запутываться друг с другом — переходить в абсолютно идентичные квантовые состояния — и оставаться в таком состоянии даже при удалении на значительные расстояния друг от друга. Во-вторых, странные металлы имеют неоднородное, похожее на лоскутное, расположение атомов. «Ни одно из этих свойств по отдельности не объясняет странности “странных металлов”, но в совокупности всё становится на свои места», — пояснил глава проекта. Неравномерность атомной структуры странного металла означает, что запутанность электронов зависит от того, в каком месте материала она произошла. Такое разнообразие вносит хаотичность в импульс электронов при их движении через материал и взаимодействии друг с другом. Вместо того чтобы течь вместе, электроны сталкиваются друг с другом во всех направлениях, что приводит к электрическому сопротивлению. Поскольку электроны сталкиваются тем чаще, чем горячее материал, электрическое сопротивление растёт вместе с температурой, что и наблюдается на практике. Там где у обычных металлов происходит скачок при переходе от сверхпроводимости к резкому увеличению сопротивления, странные металлы продолжают пропускать ток с плавным увеличением сопротивления току. Ключевым в новой теории стало то, что физики объединили два явления — запутанность и неоднородность, что раньше не рассматривалось для одного материала, а по отдельности это не приводит к странному поведению металлов. Тем самым учёные предлагают механизм по коррекции условий сверхпроводимости в странных металлах. Искусственно созданные неоднородности могут воспроизвести сверхпроводимость в нужном месте с заданными целями, что может найти применение, например, в квантовых вычислителях. Когда вы можете на что-то влиять, это способно привести к желаемому результату. «Бывают случаи, когда что-то хочет перейти в сверхпроводящее состояние, но не может этого сделать, поскольку сверхпроводимость блокируется другим конкурирующим состоянием, — говорит Патель. — Тогда можно задаться вопросом, не может ли присутствие этих неоднородностей разрушить эти другие состояния, с которыми конкурирует сверхпроводимость, и оставить дорогу для сверхпроводимости открытой». Учёные обнаружили предсказанную 67 лет назад частицу-демона, которая поможет искать сверхпроводники
17.08.2023 [11:48],
Геннадий Детинич
Группа учёных из США в серии экспериментов с отдалённо похожим на сверхпроводящие материалы рутенатом стронция случайно обнаружила квазичастицу, предсказанную 67 лет назад. Квазичастица под именем «демон Пайнса» не имеет массы и нейтральна, а значит, напрямую себя не обнаруживает. Между тем, свойства частицы-демона могут помочь в определении сверхпроводимости, природа которой до сих пор до конца не изучена. Открытие «демона» может многое изменить. 
Источник изображения: Pixabay Современная теория сверхпроводимости в основном опирается на тесные взаимодействие электронов и фононов в атомарной структуре материалов. В то же время ряд проявлений сверхпроводимости плохо согласуется с этой теорией и оставляет место для экзотических и пока не открытых процессов. Квазичастица демон Пайнса — одно из таких явлений, которое почти 70 лет считалось игрой ума физика Дэвида Пайнса, который предложил её в 1956 году. По его мнению, это безмассовая и нейтральная квазичастица, обнаружить которую по этой причине очень и очень трудно. Её и не искали, если честно. Физики из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне обнаружили неуловимую квазичастицу совершенно случайно. Они изучали свойства рутената стронция, который не является сверхпроводником, но в ряде аспектов очень сильно его напоминает. Рутинные измерения показали наличие «частиц», которые не были ни поверхностными плазмонами, ни акустическими фононами. Первые результаты измерений были приняты за ошибочные, и лишь их повторение заставило плотнее заняться вопросом: а что это было? Моделирование показало, что учёные обнаружили плазмон со свойствами, предсказанными Дэвидом Пайнсом. Это особое коллективное движение электронов в твёрдом теле. По сути — это дискретная волна или групповое колебание в электронной плазме. Это не частица в чистом виде, поэтому такие конденсированные явления называют квазичастицами. Данные измерений показали, что обнаруженный плазмон не имеет массы и нейтрален по заряду. Иначе говоря, он отвечает требованиям демона Пайнса. Слово «демон» в данном случае означает «отчетливое движение электрона» с любимым физиками суффиксом «-он». В отличие, скажем, от демона Максвелла, который действительно демон при рогах и копытах, хоть и воображаемый. Наличие в природе демона Пайнса в виде безмассовой частицы означает потенциальную возможность эффекта сверхпроводимости при любой температуре. Этой частицей можно попытаться объяснить сверхпроводимость в целом списке полуметаллов. Понять и объяснить означает открыть новые пути к осуществимости этого явления, что сделает наш мир чуть более приятным местом для жизни. Учёные нашли источник «сверхпроводимости» LK-99 — грязные образцы и невежество экспериментаторов
17.08.2023 [10:29],
Геннадий Детинич
Загадка южнокорейского «комнатного сверхпроводника» LK-99 разгадана в рекордные сроки. Мировое научное сообщество не могло пройти мимо такой «сенсации», а накопленный в поисках высокотемпературной сверхпроводимости опыт позволил быстро повторить эксперимент южнокорейских учёных и оценить его с точки зрения теории. 
Чистейшие кристаллы LK-99, выращенные немецкими учёными. Источник изображения: Pascal Puphal Увы, судя по всему, революция в сверхпроводимости откладывается. Два основных индикатора сверхпроводимости — это левитация в магнитном поле (эффект Мейсснера) и резкое падение удельного сопротивления току — были объяснены с позиций обычной физики и не имеют никакого отношения к сверхпроводимости. Южнокорейских учёных подвели загрязнённые примесями образцы и ограниченные знания в ряде областей химии. Вкратце напомним, что в конце июля группа южнокорейских учёных выложила на сайт препринтов научных статей две работы на английском языке, в которых рассказала о сенсационном открытии материала LK-99, который обладал сверхпроводимостью при комнатной температуре и обычном давлении. Подобное открытие очень сильно изменило бы наш мир. По крайней мере в энергетике, где потери от транспортировки электричества очень и очень велики и постоянно растут. Одна из статей была дополнена теоретическими выкладками, которые выглядели достаточно убедительно, чтобы к открытию отнеслись со всем вниманием. Первые попытки синтезировать LK-99 независимыми группами дали противоречивый результат. Кто-то увидел «левитацию», у кого-то получилось измерить нулевое сопротивление току при комнатных температурах, а у кого-то и вовсе ничего не получилось. Не обошлось и без фейков, что только добавило путаницы. Серьёзной проблемой для независимого синтеза LK-99 стало то, что авторы исследования не предоставили детального описания синтеза абсолютно чистого материала и, судя по всему, сами стали жертвой собственной оплошности. Следует сказать, что современные теоретические инструменты позволяют моделировать электронную и атомарную структуры материалов и очень точно описывать их химические и физические свойства. Но при наличии неизвестных по объёму и составу примесей такие расчёты обычно ошибочны, что, похоже, произошло в случае с LK-99. По горячим следам этот материал был проверен с помощью теории функционала плотности и отчасти подтверждал открытие южнокорейской команды. Как сегодня становится понятно, теоретиков подвели исходно ошибочные данные экспериментаторов. Точку в «сверхпроводимости» LK-99 поставили учёные из Института исследования твердого тела Макса Планка в Штутгарте (Германия). Они вырастили кристаллы LK-99, а не синтезировали его методом отжига, как это сделали корейцы. Выращивание позволило избежать появления примесей в материале и, прежде всего, сульфида меди (Cu2S), который, как становится ясно, и стал причиной «сенсационного» открытия. Сверхчистый материал LK-99 (Pb8.8Cu1.2P6O25) оказался не сверхпроводником, а очень даже хорошим изолятором. При этом материал проявлял некоторые свойства ферромагнетизма и диамагнетизма, но совершенно недостаточные даже для частичной левитации. «Поэтому мы исключаем наличие сверхпроводимости, — заключили авторы. — Когда у нас есть монокристаллы, мы можем чётко изучать внутренние свойства системы». Опираясь на визуализацию электронной структуры чистого материала, немецкие исследователи показали, что она не допускает проявления сверхпроводимости, а её признаки в южнокорейском эксперименте, скорее всего, проявлялись за счёт наличия в образцах примесей сульфида меди. Отдельно о свойствах сульфида меди высказался другой учёный — химик Прашант Джайн (Prashant Jain ) из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне. Он указал, что температура 104,8 °C, при которой корейцы фиксировали десятикратное падение удельного сопротивления материала примерно с 0,02 Ом/см до 0,002 Ом/см — это температура фазового перехода сульфата меди. Естественно, что при фазовом переходе сопротивление материала меняется, о чём южнокорейские учёные должны были бы знать. Тем самым загрязнение образцов LK-99 примесями в техпроцессе «на коленке» и незнание некоторых аспектов их химического поведения привели к тому, что южнокорейские учёные приняли желаемое за действительное — увидели в двух случайных признаках сверхпроводимость, которой там не было. |
© 1997—2025 Электронное периодическое издание "3ДНьюс" | Свидетельство о регистрации СМИ Эл ФС 77-22224
выдано Федеральной Службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
