Der Nullwiderstand ist reproduzierbar, der Betrieb bei Raumtemperatur jedoch nicht. Die wissenschaftliche Gemeinschaft ringt noch immer um die Bestätigung der jüngsten revolutionären Behauptung, dass ein Supraleiter bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck gefunden wurde. Da sich jedoch genügend Wissenschaftler mit dem LK-99-Material befassen, ist es nur eine Frage der Zeit, bis die Behauptungen zur Supraleitung vollständig bestätigt oder dementiert werden.
Wieder einmal scheinen Forscher in China an vorderster Front zu stehen: Heute haben Wissenschaftler der Physikabteilung der Southeast University, einer Spitzenuniversität in Nanjing, China, berichtet, dass sie bei einer Probe von LK-99, die sie von Grund auf hergestellt haben, keinen elektrischen Widerstand gemessen haben, eine wichtige Voraussetzung für Supraleitung. Allerdings mit der Einschränkung, dass sie die Eigenschaften nur bei -163 °C erreichen konnten, nicht bei der in der ursprünglichen Veröffentlichung angepriesenen Raumtemperatur. Wie bei anderen Arbeiten anderer Teams, von denen zwei behaupten, bestimmte andere Aspekte des behaupteten supraleitenden Durchbruchs bestätigt zu haben, sind die neuen Ergebnisse des Teams der Southeast University vorläufig – das Team untersucht noch verschiedene Methoden zur Herstellung des Materials und plant, in Zukunft weitere Ergebnisse vorzulegen. Auch andere Forschungsteams arbeiten noch daran, die ersten Ergebnisse zu wiederholen.
LK-99 Wundermaterial?
Nachdem das chinesische Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Sun Yue erfolgreich LK-99 synthetisiert hatte, das nach eigenen Angaben reiner war als die ursprünglich in Korea hergestellten Proben, untersuchte es die leitenden Eigenschaften des Materials und fand einige „sehr interessante elektronische Eigenschaften dieses Materials“. Zur Erinnerung: LK-99 ist eine Verbindung aus Lanarkit [Pb₂SO₅] und Kupferphosphid [Cu₃P], die in einem 4-tägigen, mehrstufigen, kleinskaligen Festkörpersyntheseprozess gebacken wurde, der allerdings auch über einen russischen Küchentisch lief.
In diesem Fall beziehen sich die „sehr interessanten elektronischen Eigenschaften“ auf die Fähigkeit des Materials, Elektrizität ohne jeglichen Widerstand zu leiten – was zu unglaublichen Effizienzeinsparungen führt, die PC-Enthusiasten so etwas wie den von Intel versprochenen, aber nie gelieferten 30-GHz-Prozessor bescheren könnten.
Das obige Video zeigt den Forscher bei der Erläuterung seiner Ergebnisse. Mithilfe einer Vier-Punkt-Sonden-Methode haben die Wissenschaftler ihr synthetisches LK-99 bei einer Umgebungstemperatur von 110 K (-163 ºC) und bei normalem Luftdruck mit 0 Widerstand gemessen. Sie konnten auch nachweisen, dass LK-99 in den Zustand des Null-Widerstands übergeht und diesen wieder verlässt, je nachdem, ob es einem starken elektrischen Feld ausgesetzt ist – ein weiteres Kennzeichen der Supraleitung. Hier ist eine Zusammenfassung der Ergebnisse des Teams, die der Wikipedia-Live-Tracker-Seite entnommen wurde:
„Behauptet, LK-99 synthetisiert und Supraleitfähigkeit bis zu einer Temperatur von 110 Kelvin gemessen zu haben. Behauptet, einen abrupten Abfall des Widerstands zwischen ~300K und 220K beobachtet zu haben, der mit den Ergebnissen des koreanischen LKK-Teams übereinstimmt. Er behauptet, die strukturelle Konsistenz mit Röntgenbeugung bestätigt zu haben.
Objekt schwebt in der Luft!
Die bestätigte Abwesenheit von elektrischem Widerstand kommt nun mit der gestrigen Nachricht zusammen, die bestätigt, dass zumindest eine Hälfte der Supraleitungsgleichung gelöst wurde: LK-99 zeigte den Meissner-Effekt (ursprünglich Meissner-Ochsenfeld), der zur Levitation von Materialien führt, wenn sie mit dem durch den Meissner-Effekt induzierten Magnetfeld wechselwirken. Und nun scheint es, dass die andere Hälfte der Gleichung, die widerstandslose elektrische Leitung, in LK-99 nachgewiesen wurde.
Aber auch hier bleiben Fragen offen: Es scheint, dass LK-99 nur bei 110 Kelvin (-163C) Supraleitung zeigt, was die ursprünglich behauptete „Raumtemperatur“ in Frage stellt (obwohl alle Technikbegeisterten, die sich mit der Kühlung durch flüssigen Stickstoff beschäftigt haben, wissen, dass 110 Kelvin handhabbar sind, wenn auch nicht praktisch). Es ist auch unklar, warum LK-99 sowohl Diamagnetismus (der für die Levitation verantwortlich ist) als auch Supraleitfähigkeit zeigt, aber innerhalb unterschiedlicher Temperaturbereiche – die Erwartungen würden es eher als eine „Zwei zum Preis von einem“-Promotion darstellen.
Doch da eins plus eins in der Regel gleich zwei ist, scheint es eine unabhängige Bestätigung dafür zu geben, dass mehrere Facetten einer supraleitenden Verbindung erfolgreich synthetisiert wurden.
Es gibt noch Zweifel
Dies sind zwar unglaublich vielversprechende Neuigkeiten, aber es gibt immer noch Vorbehalte. Erstens: Es ist seltsam, dass zwei Teams verschiedene Hälften der Supraleitungsanforderungen verifiziert haben, aber kein Team beide erfolgreich verifiziert hat (zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels). Man sollte meinen, dass es sinnvoller wäre, wenn die eine Seite mehr Zeit zum Knacken bräuchte als die andere; warum sonst hätte die anfängliche Beobachtung des Meissner-Effekts nicht auch die Merkmale eines elektrischen Widerstands von Null gezeigt? Was hindert diese Teams aus extrem talentierten Personen daran, das zu erreichen, was andere vor ihnen bereits geschafft haben?
In dem Video sagt Professor Yue selbst, dass die Ergebnisse des Teams zwar vielversprechend sind, aber nicht beweisen, dass LK-99 der Supraleiter-Durchbruch ist, auf den wir gewartet haben. Dazu müsste man auf eine glaubwürdige Institution warten, die sowohl den Meissner-Effekt als auch den Null-Widerstand der Gleichung bestätigt – und zwar zur gleichen Zeit. Und selbst dann wird es nicht ausreichen: Ihre Ankündigung (Stichwort: alle anderen wissenschaftlichen Preise) muss von anderen Institutionen weiterverfolgt werden, bis zu einem Punkt, an dem es genug Überschneidungen in den Ergebnissen gibt, um zu sagen: „Dies ist mehr als gefälschte Daten oder ein bloßer Zufall“.
Noch lange nicht serienreif
Und das sagt noch gar nichts über all die Voraussetzungen aus, die dieses Material erfüllen muss, um der Held zu sein, den wir uns wünschen. Es muss so reichlich vorhanden und leicht zugänglich sein, dass es relativ billig abgebaut werden kann; dann muss es relativ billig zu verarbeiten und in großem Maßstab zu synthetisieren sein; und dann muss es noch in tatsächlich verwendbare Elektronikbauteile umgewandelt werden, die mit unseren derzeitigen Herstellungsmethoden kompatibel sind. Das sind hohe Anforderungen, und das ist jahrelange Arbeit.
Im Moment scheint LK-99 noch einige Einschränkungen zu haben. Es lässt sich derzeit nur schwer in hoher Reinheit synthetisieren (weil es nur in ganz bestimmten Bereichen der Verbindung auftritt), was bedeutet, dass die Ausbeute wahrscheinlich gering ist. Und vielleicht ist dieses Reinheitsproblem (das in der Originalarbeit eingeräumt wird) sogar die Ursache für die meisten dieser Probleme: Die Wissenschaftler hatten Schwierigkeiten, ausreichende Mengen des Materials herzustellen, die eine der supraleitenden oder diamagnetischen Eigenschaften aufweisen. Es könnten unbekannte Faktoren auf chemischer Ebene im Spiel sein, die die geringe Ausbeute erklären, aber wenn das stimmt, können wir der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse noch nicht wirklich trauen.
Forschung geht weiter
Eine weitere Einschränkung besteht darin, dass das Material eindimensional sein könnte – was bedeutet, dass es nur auf einem Teilstück Supraleitfähigkeit aufweist, was der Grund dafür sein könnte, dass das Schweben im Originalvideo nicht gleichmäßig war. Das bedeutet immer noch eine Menge möglicher Anwendungen, während gleichzeitig neue Anwendungen erschlossen werden – es ist nie ein reiner Verlust.
Die Forscher der Southeast University werden das neue Material und die Herstellungsmethoden weiter untersuchen, um die richtige Mischung zu finden, mit der sich der Raumtemperatursupraleiter nachbauen lässt. Einige Behauptungen wurden bereits vorläufig bestätigt, während andere noch unerreichbar sind. Mehrere andere Teams bemühen sich ebenfalls um die Bestätigung der Arbeit, so dass wir in den nächsten Tagen sicher noch mehr erfahren werden.
Header: Killian Eon
