Die elektronische Struktur von LK-99

 (arxiv.org)
1 Punkte von GN⁺ 2023-08-03 | 1 Kommentare | Auf WhatsApp teilen
  • DFT-Berechnungen für Pb9Cu(PO4)6O zeigen, dass das LK-99-Kandidatenmaterial sehr flache Cu-Bänder besitzt, die die Fermi-Energie schneiden, und dass es unter Einbeziehung elektronischer Korrelationen im undotierten Zustand sehr wahrscheinlich ein Mott-Isolator oder Ladungstransfer-Isolator ist
  • Berechnungen der Kristallstruktur reproduzierten beim Ersetzen von Pb durch Cu den experimentell beobachteten Trend einer Schrumpfung des Gittervolumens, wobei Cu die vom zusätzlichen O-Atom am weitesten entfernte Pb-Position bevorzugt
  • Cu liegt effektiv in einer Cu2+ 3d9-Konfiguration vor, und die Breite der beiden flachen Cu-d-Bänder nahe der Fermi-Energie ist mit etwa 120 meV extrem klein
  • Aufgrund der schmalen Bänder und der großen lokalen Coulomb-Wechselwirkung befindet sich das System mit U/W von etwa 25 im Regime extrem starker Korrelationen; um die experimentelle Metallizität zu erklären, könnte eine Nichtstöchiometrie wie zusätzliche Loch- oder Elektronendotierung erforderlich sein
  • Im dotierten Fall sind Flachband-Supraleitung oder ein korrelationsverstärkter Elektron-Phonon-Mechanismus nicht ausgeschlossen, aber ein Szenario, das die experimentellen Signale allein durch starken Diamagnetismus ohne Supraleitung erklärt, passt nicht gut zu den Berechnungen

Ausgangspunkt der LK-99-Behauptung und der Berechnungen

  • Pb10−xCux(PO4)6O mit x≈1 wird als LK-99 bezeichnet, und Lee et al. präsentierten experimentelle Hinweise darauf, dass es bei Umgebungsdruck ein Supraleiter bei Raumtemperatur sein könnte
    • starker Abfall des Widerstands
    • negative magnetische Suszeptibilität und Schweben über einem Magneten
    • sehr scharfer Spannungssprung beim kritischen Strom
    • Verschwinden der kritischen Stromstärke bei etwa 400 K und etwa 3000 Oe
  • Während weitere Experimente klären müssen, ob Pb9Cu(PO4)6O bei Raumtemperatur supraleitend ist, analysiert diese Rechnung die Kristallstruktur und elektronische Struktur mit DFT
  • Für die Berechnungen wurden Vasp und das Austausch-Korrelations-Potenzial GGA-PBESol verwendet; das Begleitmaterial enthält Strukturoptimierung, partielle DOS, Wannier-Projektionen und magnetische DFT+U-Berechnungen

Kristallstruktur: Pb-Substitution und Gitterschrumpfung

  • Die Mutterverbindung Pb10(PO4)6O besitzt die hexagonale lead apatite-Struktur, wobei die Position des zusätzlichen O-Atoms, das nicht zu den PO4-Tetraedern gehört, unsicher ist
  • In einer einzelnen Einheitszelle sind mögliche zusätzliche O-Positionen symmetrisch äquivalent; in einer 2×2×1-Superzelle liegen die Energieunterschiede zwischen verschiedenen O-Anordnungen bei etwa 6 meV pro Einheitszelle
    • Dies entspricht etwa 70 K und ist bei Raumtemperatur nicht entscheidend
    • An den zusätzlichen O-Positionen kann erhebliche Unordnung vorliegen
  • In Pb9Cu(PO4)6O ist die Anordnung am stabilsten, bei der Cu die vom zusätzlichen O am weitesten entfernte Pb-Position einnimmt
    • Sie liegt energetisch mindestens 12.1 meV unter anderen Cu-O-Anordnungen
    • Das stimmt mit der auf XRD basierenden Diskussion von Lee et al. überein, wonach Cu nicht den Pb(2)-Platz nahe dem zusätzlichen O, sondern den weiter entfernten Pb(1)-Platz besetzt
  • Die berechneten Gitterkonstanten und Volumina wurden mit den experimentellen Werten verglichen
    • Experiment für Pb10(PO4)6O: a=9.865 Å, c=7.431 Å, V=626.28 ų
    • Berechnet für Pb10(PO4)6O: a=9.825 Å, c=7.371 Å, V=616.22 ų
    • Experiment für Pb9Cu(PO4)6O: a=9.843 Å, c=7.428 Å, V=623.24 ų
    • Berechnet für Pb9Cu(PO4)6O: a=9.661 Å, c=7.226 Å, V=584.04 ų
  • DFT bestätigt beim Ersetzen von Pb durch Cu den experimentellen Trend eines kleineren Volumens, aber der berechnete Schrumpfungsgrad ist deutlich größer als im Experiment

Elektronische Struktur: flache Cu-Bänder und mögliche Isolatornatur

  • Die Mutterverbindung Pb10(PO4)6O erscheint in DFT als Isolator mit einer großen Lücke von etwa 2.3 eV zwischen O-p- und Pb-p-Zuständen
  • Ersetzt man ein Pb durch Cu, entstehen zwei sehr flache Bänder, die die Fermi-Energie schneiden
    • Diese Bänder stammen hauptsächlich von Cu-d-Orbitalen, sind aber stark mit O hybridisiert
    • Die beiden schmalen Bänder sind mit 3 Elektronen pro Einheitszelle besetzt
    • Cu liegt effektiv als Cu2+, also mit 3d9-Elektronenkonfiguration, vor
  • Der Cu-Cu-Abstand in der lead-apatite-Struktur ist mit etwa 10 Å groß, sodass das Cu-Cu-Hopping sehr klein ist
    • Die Breite des Leitungsbands nahe der Fermi-Energie beträgt etwa 120 meV
    • Das kleine Hopping steht auch im Zusammenhang mit der experimentellen Beobachtung eines schlechten Metalls mit einem Widerstand von 0.02 Ωcm bei T≳380 K
  • Die DOS zeigt an der Fermi-Energie einen schmalen Peak mit vorwiegend Cu-d-Charakter, dem jedoch auch ein erheblicher Sauerstoffanteil beigemischt ist
    • Die DOS bei etwa -0.4 eV unter der Fermi-Energie stammt von dispersiveren Bändern mit überwiegend zusätzlichem O-Charakter und einem gewissen Cu-Anteil

Elektronische Korrelationen: Regime extremer Korrelation und Dotierungsbedarf

  • Die elektronischen Freiheitsgrade bei niedriger Energie werden von den zwei flachen Cu-d-Bändern dominiert, die die Fermi-Energie schneiden
  • Die lokale Cu-d-d-Wechselwirkung ist viel größer als die Bandbreite; für die 3d9-Konfiguration, ähnlich wie in Cuprat-Supraleitern, kann man U≈3 eV ansetzen
    • Bei einer Bandbreite W≈120 meV ergibt sich U/W≈25
    • Unter Einbeziehung elektronischer Korrelationen können sich die beiden flachen Bänder in Hubbard-Bänder aufspalten
  • Bei ganzzahliger Füllung ist undotiertes Pb9Cu(PO4)6O sehr wahrscheinlich ein Mott-Isolator oder Ladungstransfer-Isolator
    • Um einen metallischen oder teilweise polarisierten magnetischen Zustand zu erhalten, müsste U etwa um eine Größenordnung kleiner sein
  • Falls experimentell Metallizität beobachtet wurde, ist eine geringe Dotierung erforderlich
    • In diesem Fall würde Pb10−xCux(PO4)6O in die Kategorie eines dotierten Mott-Isolators oder dotierten Ladungstransfer-Isolators fallen
    • Eine Renormierung der Quasiteilchen kann die DFT-DOS stark verändern und die Breite der flachen Cu-Bänder weiter verkleinern
  • Bei periodischer Fortsetzung einer einzelnen Einheitszelle bilden die Cu-Anordnungen ein zweidimensionales Dreiecksgitter, komplexere Fernordnungen sind jedoch nicht ausgeschlossen
    • Andere Cu-Anordnungen könnten wegen der großen Cu-Cu-Abstände ähnlich flache oder noch flachere Bänder erzeugen
    • Unordnung oder größere Superzellen könnten die Leitfähigkeit weiter unterdrücken
    • Eine ungeordnete Cu-Anordnung ist für langreichweitige Supraleitung ungünstig

Mögliche Supraleitung und nichtsupraleitende Erklärungen

  • Die Berechnung selbst führte keine Supraleitungsrechnung durch, diskutiert aber auf Basis der gefundenen elektronischen Struktur mögliche Mechanismen
  • Anders als bei Cupraten unterdrücken kleines Hopping und Frustration im Dreiecksgitter antiferromagnetische Spinfluktuationen
    • Daher ist ein Szenario, in dem Spinfluktuationen bei hohen Temperaturen als Pairing-Klebstoff wirken, stark benachteiligt
  • In Flachbändern kann Ferromagnetismus auftreten, und auch Supraleitung kann in Flachbändern entstehen
    • Ob die Bandstruktur von Pb9Cu(PO4)6O die ideale Kombination aus Flachband und dispersivem Band liefert, ist nicht klar
    • Allerdings besitzen die Bänder 1 und 2, die die Fermi-Energie schneiden, sowie die darunterliegenden Bänder 3 und 4 die nötigen Bestandteile
  • Eine andere Möglichkeit ist eine komplexe Kopplung starker elektronischer Korrelationen mit einem BCS-Elektron-Phonon-Mechanismus
    • Lee et al. diskutierten ein Szenario steigender TC durch erhöhte Quasiteilchen-DOS als Brinkmann-Rice-BCS-Mechanismus
    • Die Quasiteilchen-Renormierung kann jedoch auch die Pairing-Wechselwirkung verringern, was dieses Szenario einschränkt
    • Die Berechnung zeigt an der Fermi-Energie einen sehr scharfen DOS-Peak, der in einem dotierten Mott- oder Ladungstransfer-Isolator noch schmaler werden könnte
  • Szenarien mit eindimensionaler Supraleitung oder Tunneln zwischen zweidimensionalen Halbleiter-Quantentöpfen passen nicht zu dem berechneten Ergebnis, dass die in-plane- und out-of-plane-Dispersion der niederenergetischen Cu-d-Bänder recht ähnlich ist
    • Nur die zusätzlichen O-Bänder 3 und 4 unterhalb der Fermi-Energie zeigen entlang Γ-A eine stärkere Dispersion und könnten daher als eindimensional betrachtet werden
  • Der starke Widerstandsabfall könnte auch durch Ordnungsvorgänge oder einen Strukturübergang entstehen, die das Cu-Dotiergitter beeinflussen
    • Allerdings sprechen die Berechnungen gegen ein Szenario ohne Supraleitung, in dem ein diamagnetischer Zustand die negative Suszeptibilität und Signale ähnlich dem Meißner-Effekt erklärt
    • Die schmalen Bänder und die Cu-3d9-Konfiguration deuten auf schwach abgeschirmte spin-1/2 hin, sodass eine starke paramagnetische Antwort zu erwarten ist
    • Es erscheint unwahrscheinlich, dass eine solche Paramagnetismus-Antwort von einer diamagnetischen orbitalen Antwort übertroffen wird

Fazit und offene Rätsel

  • Pb9Cu(PO4)6O befindet sich aufgrund seiner extrem schmalen Cu-Bänder in einem Regime extremer Korrelationen mit U/W in der Größenordnung O(10), also weit größer als O(1) bei Cuprat-Supraleitern
  • Da die Coulomb-Wechselwirkung U die kinetische Energie und die Bandbreite W dominiert, könnten Flachband-Supraleitung oder ein korrelationsverstärkter BCS-Mechanismus möglich sein
  • Eine starke diamagnetische Antwort ist nicht zu erwarten
  • Dass Pb10−xCux(PO4)6O experimentell kein Mott-Isolator oder Ladungstransfer-Isolator war, bleibt ein Rätsel
    • Eine mögliche Erklärung ist Loch- oder Elektronendotierung durch von x unabhängige Nichtstöchiometrie
    • Da Pb und Cu beide 2+ sind, ändert die Variation von x allein den Oxidationszustand von Cu2+ nicht
    • Daher sollte Pb10−xCux(PO4)6O für alle x isolierend bleiben
    • O- oder P-Mangel bzw. -Überschuss oder eine Substitution von O oder P durch S während der Synthese könnten Quellen unbeabsichtigter Dotierung sein
  • Durch Steuerung des O-Partialdrucks während der Synthese oder Zugabe kleiner Mengen von Reduktions- bzw. Oxidationsmitteln könnte Dotierung gezielt induziert werden
  • Drei weitere unabhängig auf arXiv erschienene DFT-Studien kamen nicht zu dem Schluss, dass Pb9Cu1(PO4)6O ein Isolator ist, doch spätere theoretische Berechnungen und Experimente bestätigten den Mott- oder Ladungstransfer-isolierenden Zustand von Pb9Cu1(PO4)6O
  • Neben der Interpretation, dass der Leitfähigkeitssprung von LK-99 auf unbeabsichtigte Dotierung zurückgeht, ist auch eine alternative Erklärung möglich, wonach verbliebenes Cu2S in der Probe die Ursache ist

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1 Kommentare

 
GN⁺ 2023-08-03
Meinungen auf Hacker News

  • Ich habe während meiner Promotion die Bandstruktur von Hochtemperatur-Supraleitern untersucht, und die Cu-d-d-Wechselwirkungen direkt in der Nähe der Fermi-Energie wecken große Erwartungen.
    Es fühlt sich sehr vertraut an im Vergleich zu anderen Supraleitern, insbesondere den Cupraten. Nachdem mehrere Labore ähnliche Bandstrukturen berechnet haben, bin ich deutlich optimistischer geworden, dass LK-99 tatsächlich supraleitend sein könnte; auch Videos, in denen bei Magneten aus mehreren Richtungen eine teilweise Levitation zu sehen ist, machen Hoffnung.

    • Aus der Perspektive von jemandem, der Bandstrukturen von Halbleitern kennt, aber nicht viel über Bandstrukturen von Supraleitern weiß, frage ich mich, warum Cu-d-d-Wechselwirkungen Supraleitung verursachen sollten.
      In Halbleitern entstehen nicht einfach Elektronenpaare, nur weil Energieniveaus entartet sind; daher erschließt sich mir der hier vorgeschlagene Mechanismus nicht wirklich.
    • Vielleicht ist das eine dumme Frage, aber ich frage mich, warum man nicht einfach durch Messung des Widerstands endgültig feststellen kann, dass es ein Supraleiter ist. Ist Nullwiderstand nicht die definierende Eigenschaft?
    • Ich habe das Gefühl, dass wir hier hereingelegt werden. Oder an der Nase herumgeführt. Ich weiß noch nicht, was davon, aber allein die Erwähnung von Salvatore Cezar Pais im Patent sollte seriöse Leute wohl dazu bringen, die Sache abzuhaken.
      https://news.ycombinator.com/item?id=36967333
      Zu den „Entdeckungen“ dieser Person der letzten zehn Jahre gehören die bedingte Möglichkeit eines überlichtschnellen Raumschiffantriebs, durch hochfrequente Gravitationswellen induzierter Antrieb, piezoelektrisch induzierte Raumtemperatur-Supraleiter, Fluggeräte mit Vorrichtungen zur Reduktion der trägen Masse sowie die Existenz einer Superforce, die eine fundamentale Kraft der Vereinheitlichung sein könnte.
      https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=7%2C39&q=Sal...
      Ich warte darauf, dass nächstes Jahr billige Anti-Gravitations-FTL-Iron-Man-Anzüge eintreffen.
    • Ich frage mich, was man sehen müsste, um zu 100 % sicher zu sein, ob das echt ist oder nicht, und wie lange eine solche Verifizierung dauern würde.
    • Seit ich zum ersten Mal ein Video gesehen habe, in dem ein Magnet sehr langsam durch ein Kupferrohr fällt, habe ich gehofft, dass es irgendeinen Durchbruch geben würde; daher freut es mich, so etwas zu hören.

  • Mein abschließender Eindruck zu LK-99 ist: Selbst wenn es nicht der heilige Gral eines Materials ist, sind die dahinterstehenden neuen Materialideen enorm spannend.
    Die Idee, durch Cuprat-Infiltration das Kristallgitter um einen sehr kleinen Betrag, etwa 0,5 %, zusammenzuziehen, ist wirklich interessant. Bisher wurde eine solche Kontraktion nur durch enormen Druck oder sehr niedrige Temperaturen erzeugt, also auf physikalischem Wege; LK-99 könnte daher zumindest den Zeitpunkt markieren, an dem Physiker ihr Scheitern eingestehen und Chemikern den Versuch überlassen. Natürlich lassen sich wissenschaftliche Disziplinen nicht so scharf trennen, das ist etwas vereinfacht gesagt.

    • Physiker haben Chemiker keineswegs davon abgehalten. Im Bereich der kondensierten Materie gibt es viele Chemiker, und es ist von vornherein die Schnittstelle der beiden Disziplinen.
    • Ich frage mich, ob es eine intuitive Erklärung dafür gibt, warum eine Gitterkontraktion eines Materials für Supraleitung vorteilhaft ist. Ich komme aus der Teilchenphysik, also ist das eine naive Frage.
    • Physik der kondensierten Materie und Materialchemie lassen sich in bestimmten Bereichen definitiv nicht mehr voneinander trennen.

  • So wie ich es verstehe, steht die „99“ in LK-99 für das Jahr, in dem dieses Material erstmals synthetisiert wurde, also 1999.
    Wenn das alles stimmt, frage ich mich, warum es erst jetzt ans Licht kommt. Wussten sie nicht, was sie da hatten?

    • Soweit ich gelesen habe, gab es 1999 die ersten Hinweise auf dieses Material, 2018 wurden zusätzliche Forschungsmittel gesichert, und 2020 wurde ein erster Beitrag bei Nature eingereicht, dann aber zurückgezogen.
      Danach wurde er verbessert, 2022–2023 wurden zwei Patente angemeldet, und vor etwa zehn Tagen soll Kwon, einer der Mitforscher, aus Sorge vor einem Leak oder davor, dass jemand anders zuerst veröffentlicht, vorab ein Paper mit den Details hochgeladen haben. Gleichzeitig heißt es, er habe nur sich selbst und Lee/Kim als Autoren aufgeführt und die anderen ausgeschlossen, mit der Begründung, ein Nobelpreis könne höchstens unter drei Personen geteilt werden. 2,5 Stunden später soll die LK-Seite erneut ein Paper hochgeladen und die anderen fünf Personen, ohne ihn, als Autoren aufgeführt haben.
    • Sinéad Griffins Berechnungen waren deshalb interessant, weil sie nahelegen, dass die Supraleitung von einem unkonventionellen Substitutionsmuster abhängt und in den meisten Proben von Cu-dotiertem Bleiapatit möglicherweise gar nicht tatsächlich auftritt.
      Deshalb könnte die aktive Struktur nur in winzigen Mengen vorhanden gewesen sein, und eine lange Optimierung per Trial-and-Error nötig gewesen sein. Das ist weit von einem Beweis entfernt, aber ich fand es ziemlich spannend, dass es eine Theorie gibt, die nicht nur den Mechanismus der Supraleitung erklärt, sondern auch, warum die Probe so frustrierend genau an der Grenze zur Supraleitung zu hängen scheint.
      Die Antworten auf den früheren Beitrag (https://news.ycombinator.com/item?id=36958419) meinten, es entstünden einfach flache Bänder, weil Kupfer nicht in dieses Gitter passe. Das scheint aber nicht dazu zu passen, dass keine flachen Bänder beobachtet wurden, wenn Kupfer an der falschen Gitterposition substituiert wurde. Wenn allein das Loch-Elektron des Kupfers ein flaches Band erzeugen würde, müsste es auch bei einer Substitution nur an der Pb-{2}-Position auftreten, tut es aber nicht. Wenn das Auftreten dieser Bandstruktur und die Beobachtung von Diamagnetismus zusammenkommen, ist man einen Schritt von bloßem Zufall zu einer auffälligen Koinzidenz weiter; für Gewissheit bräuchte es noch einen weiteren Punkt.
      Zur Einordnung: Ich bin kein Festkörperphysiker, habe aber vor ein paar Jahren Kurse auf Graduiertenniveau dazu gehört. Eigentlich sollte ich anderes tun, aber das ist wohl der unterhaltsamste Wissenschafts-News-Zyklus seit mindestens ‘Oumuamua. COVID zähle ich nicht zu „unterhaltsam“.
    • So wie ich es als Laie verstehe, ist LK-99 selbst nicht zwingend ein Supraleiter. Es ist polykristallin und damit ein sehr inhomogenes Material, und nicht jedes LK-99 ist gleich.
      Die Forschenden wussten offenbar nicht, was genau es ist, und hatten auch kein Verfahren festgelegt, mit dem sich die supraleitenden Eigenschaften konsistent erzeugen lassen. Es hat lange gedauert, die nötigen Ressourcen für diese Untersuchungen zu bekommen, und Wissenschaftler haben auch ihr eigenes Leben und ihre Karrieren, sodass sie offenbar erst vor Kurzem zu dieser speziellen Forschung zurückgekehrt sind.
    • Es sieht so aus, als dauere es eine Woche, eine Probe zu brennen oder herzustellen; deshalb läuft die Verifikation wohl so „langsam“.
      Im Grunde haben sie jahrzehntelang mit einer Idee Proben gebrannt, getestet und verbessert. Wissenschaft und die Beschaffung von Forschungsgeldern brauchen Zeit. Allerdings weiß ich nicht, mit welcher Idee sie begonnen haben und warum sie 20 Jahre daran festhielten. Ohne Ergebnisse oder Hinweise wäre das eine sehr lange Zeit. Vielleicht entstand 1999 bei einem anderen Prozess eine merkwürdige Probe, und danach überzeugten sie Fördermittelverantwortliche und arbeiteten sich mit wiederholten Experimenten bis hierher vor.
    • Wenn man mehrere Timelines zusammenführt, sahen sie anfangs offenbar bei Probenmessungen ein kleines anomales Signal, hielten es aber für einen Fehler.
      Der Laborleiter soll das jedoch anders gesehen und seine früheren Schüler auf dem Sterbebett gebeten haben, es erneut zu untersuchen. 2018 bekamen sie Fördermittel, aber wegen Persönlichkeitskonflikten und Ähnlichem lief der Weg offenbar nicht reibungslos.

  • „Electronic structure of the putative room-temperature superconductor [ Pb_9 Cu( PO_4)_6 O ]“ (2023) https://arxiv.org/abs/2308.00676 :
    Die Kernaussage des Papers ist, dass die per DFT berechneten Gitterkonstanten und die Volumenkontraktion in Abhängigkeit von x den Experimenten sehr ähnlich sind und dass Cu2+ in der 3d9-Konfiguration zwei sehr flache Cu-Bänder zeigt, die die Fermi-Energie kreuzen. Das legt nahe, dass Pb9Cu(PO4)6O im stark korrelierten Bereich liegt und ohne Dotierung ein Mott-Isolator oder ein Ladungstransfer-Isolator sein könnte. Bei Dotierung könnte es Supraleitung durch flache Bänder oder einen korrelationsverstärkten Elektron-Phonon-Mechanismus unterstützen; die Deutung als diamagnetisches Material ohne Supraleitung passt aus dieser Sicht nicht gut zu den Ergebnissen.
    Supraleitung: https://en.wikipedia.org/wiki/Superconductivity
    Klassifikation von Supraleitern: https://en.wikipedia.org/wiki/Superconductor_classification
    Raumtemperatur-Supraleiter: https://en.wikipedia.org/wiki/Room-temperature_superconducto...
    Diamagnetismus: https://en.wikipedia.org/wiki/Diamagnetism

  • Einer der nervigsten Punkte an diesen Papers ist, dass VASP proprietäre Software ist und man zur Nutzung eine Lizenz braucht.

    • Als Kontext von jemandem, der VASP etwa zehn Jahre lang genutzt hat: VASP ist in der Festkörperphysik-/Chemie-Community ein sehr verbreitetes PAW-Plane-Wave-DFT-Programm.
      Es wird als Tarball mit FORTRAN90-Dateien verteilt, daher haben in gewisser Weise alle Forschenden, die es nutzen, Zugriff auf den Quellcode. Meine Forschungsgruppe pflegte eine Sammlung von Quellcode-Patches, um Funktionen zur Suche nach Übergangszuständen hinzuzufügen, die für die Modellierung von Festkörperreaktionen nützlich waren.
      Es gibt Open-Source-Alternativen, aber sie haben sich nicht breit durchgesetzt, und nach meiner Erfahrung waren sie auch nicht so schnell wie VASP. GPAW[1] ist ein Beispiel. Es ist schade, dass es nicht Open Source ist, aber innerhalb der großen wissenschaftlichen Community, die Zugriff darauf hat, ist der Quellcode offen verfügbar, gut verstanden und akzeptiert. Es ist ziemlich nahe an einem De-facto-Standard, mit dem andere Festkörper-DFT-Programme verglichen werden.
      [1] https://wiki.fysik.dtu.dk/gpaw

  • Wenn dich dieses Thema interessiert, gibt es einen ziemlich viel beachteten Twitter-Thread: https://nitter.net/Errorreporrt/status/1685835688216821760

    • Ich wünschte, man würde aufhören, einem anonymen russischen Troll Aufmerksamkeit zu schenken, dessen einzige „Beweise“ Fotos von etwas sind, das wie Staub in einer Spritze aussieht.
      Als Grund dafür, dass er dem Paper nicht gefolgt sei, nennt er, er habe „sofort eine bessere Methode zur Herstellung eines Raumtemperatur-Supraleiters erfunden“, und während er sagt, er interessiere sich „nicht für Supraleiter“, twittert er weiter USSR-Propaganda. Ich verstehe nicht, warum er in solchen HN-Threads immer wieder als interessante Quelle empfohlen wird.
    • Wenn man nicht bei Twitter eingeloggt ist, sieht man nur den ersten Beitrag statt des ganzen Threads. Wenn du dich nicht einloggen willst, kannst du nitter.net nutzen: https://nitter.net/Errorreporrt/status/1685835688216821760

  • Mehrere Leute haben hier Demovideos erwähnt; ich frage mich, ob es Links dazu gibt.

  • Schon wieder DFT? War die Schlussfolgerung nicht, dass es kaum Vorhersagekraft hat?

    • Es ist gut, dass immer mehr Leute sagen, es sehe so aus, als könnte es ein Supraleiter sein, aber ich stimme zu. Threads von echten Experten wie https://nitter.net/MichaelSFuhrer/status/1686267690770739200 erklären, dass DFT-Studien viele Variablen ignorieren, die für Supraleitung nötig sind.
      Das ist ein großer Unterschied dazu, wenn Tech-Optimisten auf Twitter das als Beweis für ein goldenes Zeitalter im nächsten Jahrtausend darstellen.
    • Dazu würde mich eine Quelle interessieren. Nach meinem Verständnis ist DFT ein mächtiges und weit verbreitetes Rechenwerkzeug.
      Die Theorie ist zwar eine Näherung, aber wenn die Näherung gut ist, kann auch eine Näherungstheorie ziemlich nützlich sein.

  • Ist man sich theoretisch also einig, dass LK-99 supraleitend wird?

    • Ich bin Physik-Doktorand, aber kein Experte für Physik der kondensierten Materie; ich forsche zu computergestützter NMR.
      Nach dem, was ich bei Theoretikern und Simulationsforschern gesehen habe, machen mir hier der Anchoring Bias und die Geschwindigkeit, mit der Simulationspapers erscheinen, etwas Sorgen. Natürlich weiß ich nicht, welche Forschungsabläufe sie genau befolgen.
    • Theoretisch heißt es eher, dass die Eigenschaften des Materials für die Herstellung irgendeiner Art von Supraleiter geeignet sein könnten; es liefert aber kein klares Anzeichen dafür, dass es ein Raumtemperatur-Supraleiter sein müsste.
      Die kritische Temperatur hängt von Faktoren wie Elektron-Elektron-Wechselwirkungen ab, die sich mit solchen Simulationen nicht untersuchen lassen. Nach meinem Verständnis sind flache Bänder am Fermi-Niveau nicht besonders selten und treten auch in anderen Materialien auf, die keine Supraleiter sind, weder bei Raumtemperatur noch sonst. Das Fazit ist eher „vielleicht nicht völlig abwegig“ und nicht „wir haben vorhergesagt, dass dieses Material erstaunliche Eigenschaften hat“.
    • Es klingt so, als könnte es, wenn es richtig hergestellt wird, ein Supraleiter sein und nicht einfach ein Diamagnet, der die in den Videos gezeigten Eigenschaften aufweist.
    • Genauer gesagt passt es zu einem ähnlichen Paper von Sinead Griffin aus Stanford.
      https://arxiv.org/abs/2307.16892
    • Ja. Aber wenn für 100 Materialien berichtet wird, dass sie supraleitend geworden sind, werden 100 Theoretiker Papers veröffentlichen, in denen jeweils ihr Modell diese Beobachtung stützt.
      Das ist unabhängig davon, ob diese Materialien tatsächlich supraleitend geworden sind. Anders gesagt: Es ist eine Erklärung im Nachhinein.

  • Schwer zu glauben. Derzeit ist es sehr wahrscheinlich reine Theorie, und bis zu einer praktischen Anwendung scheint es noch ein langer Weg zu sein.