Sự hợp tác khoa học trên toàn thế giới khẳng định rằng, LK-99 không phải là chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng.
Năm 1911, nhà vật lý người Hà Lan Heike Kamerlingh Onnes phát hiện ra điện trở của thủy ngân giảm xuống 0 khi được làm lạnh tới 4,2 kelvin (-269°C). Phát hiện này đánh dấu lần đầu tiên khoa học chứng minh rằng vật liệu có thể có đặc tính siêu dẫn. Các nhà nghiên cứu sau đó đã phát hiện ra một số kim loại và hợp kim khác có tính siêu dẫn ở nhiệt độ cực thấp.
Sau đó vào năm 1986, các nhà khoa học đã phát hiện một loại oxit đồng có điện trở giảm tương tự nhưng ở nhiệt độ cao hơn – khoảng 77,2 K (-196°C). Những vật liệu này được gọi là chất siêu dẫn “nhiệt độ cao”, mặc dù chúng vẫn phải được làm lạnh dưới nhiệt độ đóng băng. Phát hiện này đã châm ngòi cho một cuộc chạy đua tìm kiếm chất siêu dẫn có thể hoạt động ở mức độ ấm hơn nữa, bao gồm cả nhiệt độ phòng.
Cuối cùng, vào tháng trước, các nhà khoa học từ Trung tâm nghiên cứu năng lượng lượng tử ở Seoul, Hàn Quốc, phát hành một nghiên cứu in sẵn tuyên bố rằng một chất gọi là “LK-99” thể hiện các đặc tính siêu dẫn ngay cả ở nhiệt độ cao tới 400 K (127°C). Vật liệu, được đặt theo tên của các nhà nghiên cứu chính Sukbae Lee và Ji-Hoon Kim (Lee/Kim-99), là một vật liệu phi thường khi xem xét bước nhảy vọt từ nhiệt độ dưới mức đóng băng lên trên điểm sôi của nước.
Nghiên cứu này nổi bật đến mức các nhà khoa học rất nóng lòng được bình duyệt nó. Nature lưu ý rằng các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đã bắt đầu học LK-99 tinh khiết, một hợp chất tinh thể màu tím (ở trên) bao gồm đồng, chì, phốt pho và oxy (Pb8.8Cu1.2P6O25). Họ đã phát hiện ra tương đối nhanh chóng, khi khoa học ra đời (chưa đầy một tháng) rằng LK-99 tinh khiết không phải là chất siêu dẫn. Về cơ bản nó là ngược lại.
Vào ngày 14 tháng 8, các nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Chất rắn Max Planck ở Stuttgart, Đức, đã báo cáo rằng thay vì điện trở của LK-99 giảm xuống 0,02 đến 0,002 ohm-cm, như Lee và Kim tuyên bố, nó có điện trở đo được trong hàng triệu Ôm. Nói cách khác, nó là một chất cách điện hoàn hảo.
Tuy nhiên, điều này chỉ đặt ra câu hỏi làm thế nào Lee và Kim chứng minh tính chất siêu dẫn của LK-99. Họ đã cho thấy vật liệu thể hiện hiệu ứng Meissner bay phía trên một nam châm – một dấu hiệu của vật liệu siêu dẫn. Ngoài ra còn có mức giảm đáng chú ý xuống mức kháng cự gần như bằng không.
May mắn thay, sự bay lên một nửa được hiển thị trong video của nghiên cứu đã làm dấy lên những dấu hiệu cảnh báo đối với các nhà nghiên cứu ngang hàng khác. Nhận thấy cách một cạnh của viên LK-99 dính vào nam châm, Derrick van Gennep, một cựu nhà nghiên cứu vật chất ngưng tụ tại Đại học Harvard, bắt đầu đặt câu hỏi liệu hiệu ứng hiển thị có phải do hiện tượng sắt từ hay không.
Khi được làm mát đủ mức, các chất siêu dẫn sẽ không chỉ bay phía trên nam châm mà còn quay trong không gian gần như không có ma sát. Nếu bạn lật ngược nam châm, vật liệu sẽ duy trì khoảng cách lơ lửng so với bề mặt. Khi nó bắt đầu ấm lên, hiệu ứng này dần dần biến mất.
Vì vậy, Gennep đã tạo ra một viên từ than chì nén với mạt sắt được dán vào để xem liệu ông có thể đạt được hiệu quả tương tự thông qua thuyết sắt từ hay không. Giả thuyết của anh ấy đã được xác nhận khi anh ấy phát hiện ra vật liệu tự chế của mình có các hành vi giống như LK-99 trong video.
Một nhóm nghiên cứu của Đại học Bắc Kinh đã xác nhận thêm những phát hiện của Gennep với các mẫu LK-99 mà họ sản xuất trong phòng thí nghiệm.
Yuan Li, một nhà vật lý vật chất ngưng tụ tại Đại học Bắc Kinh, cho biết: “Nó giống hệt như một thí nghiệm giũa sắt. “Viên bi chịu một lực nâng, nhưng nó không đủ để bay lên – chỉ đủ để giữ thăng bằng ở một đầu.”
Hóa ra, Lee và Kim không làm việc với LK-99 thuần túy. Các mẫu được cung cấp bởi nghiên cứu cho thấy dấu vết của lưu huỳnh. Prashant Jain, một nhà hóa học tại Đại học Illinois, lưu ý rằng phản ứng hóa học mà Lee và Kim sử dụng để tổng hợp LK-99 tạo ra tạp chất đồng sunfua.
“Phản ứng tổng hợp LK-99 sử dụng một công thức không cân bằng: cứ 1 phần nó tạo ra tinh thể chì phốt phát pha tạp đồng – LK-99 nguyên chất – nó tạo ra 17 phần đồng và 5 phần lưu huỳnh,” Jain lưu ý. “Những thức ăn thừa này dẫn đến nhiều tạp chất – đặc biệt là đồng sunfua, mà nhóm nghiên cứu Hàn Quốc đã báo cáo trong mẫu của nó.”
Tạp chất đồng-sulfua này đủ để tạo ra phản ứng sắt từ như trong video. Tuy nhiên, một điều khác khiến Jain chú ý về nhiệt độ mà Lee và Kim đã đề cập trong quá trình giảm điện trở của chất này.
“Họ tính toán rất chính xác. 104,8 độ C,” Jain giải thích. “Tôi giống như, đợi một chút, tôi biết nhiệt độ này.”
Là một nhà hóa học lão luyện, Jain nhớ lại rằng đồng sunfua (Cu2S) trải qua quá trình chuyển pha ở 104ºC. Dưới nhiệt độ đó, điện trở suất của Cu2S tiếp xúc với không khí giảm xuống. Không thể bỏ qua mối tương quan gần như giống hệt với quá trình chuyển pha của LK-99.
“Tôi gần như không tin rằng họ đã bỏ lỡ nó,” Jain nói trong nghiên cứu trước khi in của mình.
Một phân tích tiếp theo của Viện Khoa học Trung Quốc tại Bắc Kinh đã xác nhận rằng LK-99 được tổng hợp có thể dao động từ 5 đến 70% Cu2S tùy thuộc vào quy trình hóa học. Họ phát hiện ra rằng trong các mẫu thuộc phạm vi thấp hơn, điện trở của LK-99 tăng dần khi nó nguội đi. Tuy nhiên, với nồng độ Cu2S cao hơn, nghiên cứu cho thấy sức đề kháng giảm xuống ở khoảng 112 ºC, tương quan chặt chẽ với phát hiện của người Hàn Quốc.
Mối tương quan một đối một không được thực hiện, nhưng nó cũng không cần thiết. Nhóm nghiên cứu Trung Quốc giải thích rằng LK-99 rất “khó tính” và các lô khác nhau tạo ra kết quả khác nhau.
Li cho biết: “Ngay cả từ quá trình phát triển của chính chúng tôi, các lô khác nhau sẽ hơi khác một chút,” đồng thời cho biết thêm rằng các mẫu đủ gần với mẫu ban đầu là đủ để kiểm tra xem LK-99 có phải là chất siêu dẫn trong điều kiện môi trường xung quanh hay không.
Phần còn lại của cộng đồng khoa học đồng tình – LK-99 chắc chắn không phải là chất siêu dẫn. Michael Fuhrer, một nhà vật lý tại Đại học Monash ở Úc, đã tóm tắt ngắn gọn những phát hiện về tạp chất.
“Đó là thời điểm mà tôi nói, ‘Ồ, rõ ràng, đó là điều khiến họ nghĩ rằng đây là một chất siêu dẫn’,” anh nói với Nature. “Cái đinh trong quan tài là thứ đồng sunfua này.”