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Angeblicher Supraleiter LK-99 braucht Doping

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Die Aussichten, dass LK-99, die umstrittene Substanz, von der ihre Entdecker behaupten, sie sei ein Supraleiter bei Raumtemperatur, ihrem Hype gerecht wird, schwinden. In den letzten Tagen haben viele Wissenschaftler die Substanz synthetisiert und Studien veröffentlicht, die zeigen, dass sie keine supraleitenden Eigenschaften hat, zumindest nicht in der Form, in der sie sie getestet haben. Zwei in der wissenschaftlichen Vorabdruckdatenbank Arxiv veröffentlichte Arbeiten gehen jedoch davon aus, dass sich LK-99 möglicherweise als Supraleiter erweisen könnte, wenn es nur etwas dotiert würde.

Dotieren von LK-99 ist genau das, wonach es sich anhört: Man nimmt etwas, das nicht in der ursprünglichen Rezeptur (in diesem Fall für Bleiapatit) enthalten war, und fügt es in das System ein, um seine Leistung zu verbessern. In diesem Fall geben die neuen Ergebnisse aus der Feder von Liang Si et al. und Korotin et al. Grund zu der Annahme, dass die Dotierung von LK-99 durch Einfügen von Fremdatomen (die im ursprünglichen System nicht vorhanden sein sollten) zu der behaupteten Supraleitfähigkeit führen könnte. Wir sagen „möglicherweise“, weil sie die Substanz nicht tatsächlich hergestellt und dotiert haben.

Widersprüchliche Funde

Erste Analysen anderer Teams ergaben zwar, dass LK-99 bereits die flachen „Fermi“-Bänder aufweist, die notwendig sind, damit die Elektronen ungehindert und reibungslos kreuzen können (was für die Behauptung, der Widerstand sei gleich null, erforderlich wäre), doch andere haben die Theorie aufgestellt, dass es auf dem Weg dorthin noch etwas Hilfe braucht: Es gibt noch einiges zu tun, um LK-99 überhaupt zu verstehen. Es ist schwierig, die exakte Konfiguration von Teilchen und Quantenteilchen (Quanten) zu erreichen.

Es gibt derzeit zwei Arten von LK-99-Forschern: die Experimentatoren (die versucht haben, LK-99 zu synthetisieren und seine Eigenschaften physikalisch zu überprüfen) und die Software-Simulationsassistenten (die alle noch Quantenwissenschaftler sind, nur um das klarzustellen). Diejenigen, die tatsächlich versucht haben, LK-99 zu synthetisieren und dann die Probe zu analysieren, haben keinen wirklichen Beweis für Supraleitung gefunden. Einige haben gezeigt, dass die Substanz magnetisch schwebt, und Forscher der Southeast University in Nanjing behaupten, sie hätten einen Nullwiderstand bei -163 Grad Celsius gemessen.

Die Computermodelle sind optimistischer und gehen davon aus, dass es Szenarien gibt, in denen die Substanz zu einem Supraleiter werden könnte. Keines von ihnen beweist dies schlüssig – es handelt sich schließlich nur um Simulationen. Und auch bei diesen Simulationen müssen Annahmen getroffen werden, die auf den verfügbaren LK-99-Daten basieren.

Problem ist die Herstellung von LK-99

Zur Bestätigung dieser Kluft zwischen Theorie und Praxis gibt es auch neue experimentelle Ergebnisse. Die von Andrew McCalip durchgeführte Arbeit zur LK-99-Synthese führte zu einem kleinen LK-99-Fragment, das mit Hilfe des USC Materials Consortium analysiert wurde. Die Schlussfolgerung ist das, was man erwarten würde, wie wir hier berichtet haben: Das größte Problem liegt im experimentellen Syntheseprozess.

Andrew McCalip erklärt, dass selbst bei der Verwendung von 99,99 % reinen Vorstufen (Vorstufen sind die chemischen Ausgangsstoffe, die miteinander reagieren, um die endgültige Verbindung zu erzeugen) immer noch genügend Verunreinigungen vorhanden waren, so dass das resultierende LK-99 Mikrogramm einfaches Eisen (Fe) enthielt. Da Eisen ein ferromagnetisches Material ist, reichte sein Vorhandensein (selbst im Dezimalbereich) aus, um in den von ihnen gekochten LK-99-Proben magnetische Reaktionen hervorzurufen. Wenn man es mit dem Quantenbereich zu tun hat, kann sogar ein unaufmerksames, unwillkommenes subatomares Teilchen den feiernden Partikeln einen Strich durch die Rechnung machen.

Könnte das das Ende sein?

Es besteht die Möglichkeit, dass dies das Ende des Weges von LK-99 ist; ein Feld von fehlgeschlagenen Replikationen, die Trost in der Gegenwart anderer Elemente finden, die die Ursache für das Verhalten von LK-99 sein könnten. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass dies nicht das Ende der Fahnenstange ist und dass eine genauere Untersuchung und Verbesserungen des Synthetisierungsprozesses (vielleicht in Verbindung mit zusätzlichen Daten aus Korea) zu einer Annäherung von Theorie und Praxis führen werden.

Die veröffentlichten Ergebnisse zu LK-99 werden in absehbarer Zukunft noch zunehmen, da verschiedene Teams in der ganzen Welt ihre Replikations- und Simulationsversuche abschließen. Es bleibt abzuwarten, wie LK-99 in die Geschichte eingehen wird; vielleicht ist es nur die letzte überbewertete Enttäuschung. Oder vielleicht wird Doping das Spiel verändern. Wie auch immer es ausgeht, es war ein unterhaltsamer Lauf, bei dem die Materialwissenschaft die Phantasie der Öffentlichkeit beflügelte.

Header: Pixabay

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