LK-99: Team der Southeast University beobachtet Nullwiderstand unterhalb von 110 K

• Beim LK99-Probematerial wurde beobachtet, dass der elektrische Widerstand im Bereich unter 110 K praktisch auf 0 fällt, dies ist jedoch kein direkter Beleg für Supraleitung bei Raumtemperatur
• Die Ergebnisse der Röntgenbeugung (XRD) der synthetisierten Probe stimmen sehr gut mit der von dem koreanischen Forschungsteam berichteten Probe überein; in einigen Bereichen wurde eine höhere Reinheit bestätigt
• Bei der Vierleitermessung (four-probe) zeigt der Hochtemperaturbereich Halbleiterverhalten; mit sinkender Temperatur nimmt der Widerstand ab und ist in der Nähe von 110 K nahezu 0
• Von insgesamt 6 Proben wurde Nullwiderstand nur bei 1 Probe beobachtet, die übrigen zeigten überwiegend Halbleiterverhalten
• Bei der Messung des Meissner-Effekts wurde kein vollständiger Diamagnetismus bestätigt; der Anteil der supraleitenden Komponente wird daher als niedrig eingeschätzt, und ob Raumtemperatursupraleitung vorliegt, erfordert weitere Forschung
• Vortragender: Sun Yue (Sun Yuyue) vom Department of Physics der Southeast University

---

Forschungsüberblick und zentrale Aussagen

• Zusammenfassung der neuesten Forschung zu LK99, mit direkter Erläuterung zur Abgrenzung von übertriebenen oder verzerrten Interpretationen in externer Berichterstattung und eigenen Medienkanälen
• Das Vorliegen von Supraleitung selbst konnte nicht bestätigt werden, jedoch gelang die Beobachtung von Nullwiderstand unterhalb von 110 K
  • Diese Beobachtung kann ein wichtiger Hinweis sein, der die Möglichkeit stützt
• Ein entsprechendes Paper soll über den Team-Account verfasst und veröffentlicht werden; der Originaltext wird in Kürze offengelegt

Zusammensetzung des Forschungsteams

• Supraleitungs-Forschungsteam der Southeast University, Department of Physics (School of Physics)
• Gemeinsam durchgeführt von 3 Studierenden und Professor Xiao

Probensynthese und Analyse per Röntgenbeugung (XRD)

• Vergleich der XRD-Ergebnisse aus zwei vorausgehenden Studien mit den Röntgenergebnissen von 4 neu synthetisierten Chargenproben
• Die Röntgenergebnisse stimmen sehr gut mit denen desselben Materials überein, die vom koreanischen Forschungsteam berichtet wurden
• In einigen Punkten wurde eine höhere Reinheit als bei der Probe des koreanischen Teams bestätigt

Messung des elektrischen Widerstands

• Messung der Nullimpedanz von 300 K bis in den Tieftemperaturbereich, angelegter Strom 1 mA
• Da die Probe spröde (brittle) ist und sich nur schwer in eine regelmäßige Form bringen lässt, wurde eine unregelmäßige Probe verwendet und die Vierleitermessung (four-probe) angewandt
• Bei hohen Temperaturen zeigt sich halbleiterähnliches Verhalten, mit sinkender Temperatur nimmt der Widerstand ab
• Bei 110 K ist der Widerstand praktisch 0; der Widerstandswert liegt bei etwa 10⁻⁵~10⁻⁶ Ω, die Spannung bei 1 mA Strom bei etwa 10⁻⁸~10⁻⁹
• Als Messgerät wurde ein PPMS verwendet; an diesem Punkt wurde ein Anstieg des Signals bestätigt
• In einer früheren Messung wurde bei etwa 250 K ein Widerstandsabfall unbekannter Ursache beobachtet; die Ursache ist unklar

Supraleitender Übergang unter Magnetfeld

• Bei angelegtem Magnetfeld blieb der supraleitende Übergang relativ stabil erhalten
• Mit zunehmendem Magnetfeld wurde ein Verhalten beobachtet, bei dem sich die Übergangstemperatur teilweise verschiebt
• Das Verhalten, das in den Bereichen 9 und 7 wie ein Zurückkehren aussieht, ist inhaltlich unklar, die Ursache unbekannt

Reproduzierbarkeit je Probe

• Am Nachmittag des 1. August wurde erstmals ein Verhalten bestätigt, das dem Widerstandsabfall eines supraleitenden Übergangs ähnelt; der Anteil der Proben mit Nullwiderstand war jedoch sehr klein
• Durch Vergrößerung der Stichprobe wurden insgesamt 6 Proben gemessen, davon zeigte nur 1 Probe Nullwiderstand
• Die übrigen Proben zeigten überwiegend Halbleiterverhalten

Messung des Meissner-Effekts

• Für die Probe mit Nullwiderstand wurde eine Messung des Meissner-Effekts durchgeführt
• Bei der magnetischen Messung wurde kein vollständiger Diamagnetismus beobachtet
• Der Anteil der supraleitenden Komponente in der betreffenden Probe wird als relativ niedrig eingeschätzt

Fazit und weitere Pläne

• Beim LK99-Material gelang die Beobachtung von Nullwiderstand unterhalb von 110 K
• Dies ist jedoch kein Beleg für Supraleitung bei Raumtemperatur
• Ob Raumtemperatursupraleitung vorliegt, befindet sich weiterhin in der Phase von Untersuchung und Messung; weitere Forschung ist nötig
• Das Forschungsteam setzt die Anschlussforschung fort und will verbesserte Ergebnisse veröffentlichen

[GN⁺]

Meinungen auf Hacker News

• https://nitter.net/lipez400/status/1686793608626663441

• Persönlich finde ich das ermutigend. 110K ist wirklich hoch, sogar höher als YBCO, das in kommerziellen „Hochtemperatur“-Supraleiterbändern verwendet wird.
  Wenn das stimmt, wirkt es wie der erste brauchbare unabhängige Hinweis darauf, dass das ursprüngliche Team nicht einfach Betrug betreibt. Bei einem kompletten Betrug hätten sie wohl kaum tatsächlich einen neuen Hochtemperatur-Supraleiter entdeckt, auch wenn er nicht bei Raumtemperatur funktioniert. Im schlimmsten Fall haben sie einen coolen neuen Supraleiter mit kommerziellem Anwendungspotenzial entdeckt, im besten Fall könnte es unter Varianten dieses Materials tatsächlich einen Raumtemperatur-Supraleiter geben. So oder so ist es eine wichtige wissenschaftliche Entdeckung. Es überrascht mich, dass die Prediction Markets nicht reagieren; ich frage mich, ob die Quelle als wenig vertrauenswürdig gilt oder ob chinesischsprachige Leute das einschätzen können.

  • Dass die Prediction Markets nicht reagieren, liegt daran, dass das hier noch nichts beweist. Mit der verwendeten Ausrüstung lässt sich kein tatsächlicher Nullwiderstand messen; Supraleitung wird nur als naheliegendste Erklärung nahegelegt, aber nicht wirklich demonstriert.
    Die veröffentlichten Daten sind begrenzt und daher schwer zu interpretieren; es gibt viele mögliche Erklärungen wie Verunreinigungen oder Probleme mit dem Versuchsaufbau. Von interessanten Materialeigenschaften in einem Graphen direkt zu einem Raumtemperatur-Supraleiter zu springen, ist schwierig, und das ist auch die einzige Bestätigung dieser Gruppe. Außerdem zeigte die Probe keinen Diamagnetismus. Gründe für Skepsis sind: 1) Es kursieren viele Videos, die fast überzeugend wirken, 2) die Ergebnisse anderer Teams sind nicht gut, 3) solche Supraleiter-Entdeckungen haben sich historisch oft am Ende nicht gehalten, und 4) der ursprüngliche Artikel selbst wirkt ebenfalls zweifelhaft.
  • Die meisten sehen wohl nur die Überschrift 110K und erkennen die Implikationen nicht. Es könnte weder Betrug noch ein einfacher Fehler sein, sondern ein schwer zu reproduzierender Fall.
    Früher am Tag war ich ziemlich skeptisch, weil die Videos nicht überzeugend waren, aber dieses Ergebnis schiebt mich deutlich in Richtung „könnte echt sein“.
  • Auch ohne Chinesischkenntnisse kann man im Originalvideo zu 01:50 und 02:32 springen; dort erscheinen die zentralen Abbildungen, XRD- und Widerstandsdaten, mit englischen Beschriftungen.
    Die Daten wirken plausibel, aber in Fig.3(a) gibt es zwischen 200K und 250K eine merkwürdige Abnahme des Widerstands. Auch Fig.3(b) ist etwas seltsam, weil sich der Widerstand je nach Magnetfeldstärke unregelmäßig bewegt.
  • Ich frage mich, in welche Richtung sich die Prediction Markets deiner Meinung nach bewegen sollten. Es ist unklar, ob das ein Beleg für Raumtemperatur-Supraleitung ist oder dagegen spricht.
  • Beeindruckend ist, wie einfach die Herstellungsmethode ist. Es gibt immer noch niedrig hängende wissenschaftliche Entdeckungen, die wir nicht gefunden haben.

• Ich bin bei diesem Material skeptisch, weshalb ich den ersten Kommentar schreibe, aber dieses Ergebnis sollte man nicht unterschätzen. Im Grunde bestätigt es die Existenz einer neuen Familie von Hochtemperatur-Supraleitern, der ersten seit den Kupferoxiden von 1986.
  Zum Vergleich: In der frühen Arbeit zu Kupferoxiden wurde die kritische Temperatur mit 36K gemessen. In den folgenden Jahren konnte man sie auf 127K steigern, indem man andere Materialien derselben Familie synthetisierte und die Wachstumsbedingungen optimierte. Die heute bei LK-99 gezeigten 110K setzen eine Messlatte, und zwar eine sehr gute. Ich denke, jetzt darf man aufgeregt sein.

  • Konkret sieht es nach einer Familie aus, die auf einem neuen Supraleitungsmechanismus basiert. Wenn dieser Effekt echt ist, gibt es nicht nur viel Spielraum, die Synthese von LK-99 zu verbessern, sondern auch neue Materialien zu finden, die denselben Mechanismus nutzen und bei höheren Temperaturen funktionieren, einfacher und billiger herzustellen sind oder größere Ströme tragen können.
  • Der Sprung bei 250K sieht nach einem schlechten Kontakt aus, der sich während des Abkühlens von selbst behoben hat. Wenn man die Probe neu verdrahtet und erneut misst, sollte er verschwinden.
    Die Magnetfeldabhängigkeit ist definitiv etwas seltsam. Normalerweise schwächt ein stärkeres Magnetfeld die Supraleitung, sodass die kritische Temperatur sinken müsste; hier sieht man das nicht. Bei einer so hohen kritischen Temperatur könnte die Supraleitung sehr robust sein und das angelegte Magnetfeld nicht stark genug, aber eine bessere Messung sollte zumindest einen kleinen Rückgang der kritischen Temperatur zeigen.
  • Nach meinem Bauchgefühl wird hier eher die Theorie interessanter sein als die aktuelle Anwendung LK-99. Wenn sie Bestand hat, werden Tausende hervorragende Forschende die Theorie iterativ verbessern, erweitern und die Anwendungen verfeinern.

• Das sind gewaltige Neuigkeiten. Schon die Entdeckung eines Supraleiters dieser Art wäre groß genug, dass die Betrugswahrscheinlichkeit gesunken ist.
  Auch die Wahrscheinlichkeit, dass über Jahre hinweg falsch gemessen wurde, sinkt. Aus Laiensicht scheint die koreanische Probe einfach besser oder eine andere Charge zu sein und tatsächlich bei Raumtemperatur Supraleitung zu zeigen.

  • Als Laie frage ich mich, woher man weiß, dass das eine riesige Sache ist.

• Ich bin kein Experte, aber wenn man das Originalvideo und die Reproduktionsversuche für bare Münze nimmt, zeigt es bei Raumtemperatur starken Diamagnetismus. Supraleiter sind bei ihrer supraleitenden Temperatur wegen des Meißner-Effekts diamagnetisch.
  Dann würde das bedeuten, dass LK-99 bei niedrigen Temperaturen ein Supraleiter ist und unabhängig davon auch bei Raumtemperatur starken Diamagnetismus besitzt. Wenn es kein Supraleiter ist, gibt es keinen Meißner-Effekt. Wäre das ungewöhnlich?

  • Alles daran ist ungewöhnlich. Es ist noch unerforschtes Gebiet. Unter der Annahme, dass sich alles als wahr herausstellt, liegt es vermutlich an verschiedenen Verunreinigungen, und es wird wohl dauern, bis man eine ausreichend reine Probe erhält, um alle Materialeigenschaften sicher zu bestimmen.
    Seltsam ist der Widerstandsabfall bei höheren Temperaturen; das ist entweder ein Messartefakt oder ein wirklich merkwürdiges Phänomen.
  • Bismut ist ein starker Diamagnet und kann bei Temperaturen knapp über null Grad in einen supraleitenden Zustand übergehen, also ist es nicht unmöglich. Viele Materialien sind schwach diamagnetisch und zeigen an irgendeinem Punkt auch Supraleitung.
    Es wäre also nicht beispiellos, aber wenn LK-99 solche Eigenschaften hat, wird es definitiv intensiv erforscht werden.
  • Ich habe gelesen, dass man bei diamagnetischen Materialien mehrere Magnete anordnen muss, um eine magnetische „Tasche“ zu erzeugen, in der das Material schweben kann.
    Einige LK-99-Videos zeigen eine Reaktion auf einen einzelnen Magneten; das soll eine Eigenschaft sein, die diamagnetische Materialien nicht haben, Supraleiter aber schon.
  • Ich sehe die bisherigen Ergebnisse alle als Resultate eines Speedruns der Herstellung. Wenn noch etwa sechs Tage vergangen sind, werden mehrere Labore vielfältigere und bessere Proben hergestellt und ziemlich ordentliche Experimente durchgeführt haben.
  • Wenn es kein Supraleiter ist, wäre ein Diamagnetismus dieser Stärke extrem außergewöhnlich, und man bräuchte neue Physik und einen Namen wie Superdiamagnetismus. Das wäre für sich genommen immer noch sehr nützlich.
    Aber die Wahrscheinlichkeit, dass es sich um ein neues physikalisches Phänomen handelt, ist fast verschwindend klein; bei Diamagnetismus dieser Größenordnung sieht es nahezu sicher so aus, als würden wir Raumtemperatur- und Normaldruck-Supraleitung sehen.

• Interessant. An manchen Stellen erhält man bei Raumtemperatur und Normaldruck starken Diamagnetismus, und jetzt berichtet jemand bei niedrigen Temperaturen tatsächlich von Nullwiderstand
  Ich nehme das als leicht positives Signal. Wenn es sich um ein Material handelt, das nur im Temperaturbereich von flüssigem Stickstoff eine hohe kritische Temperatur als Supraleiter hat und gleichzeitig bei Raumtemperatur starken Diamagnetismus zeigt, wäre das erstaunlich. Ich bin mir nur nicht sicher, ob das erstaunlicher wäre als ein Supraleiter bei Raumtemperatur und Normaldruck

  • Ich bin verwirrt. Normalerweise würde man erwarten, dass entweder beides vorhanden ist oder beides fehlt; ein Material, das bei Raumtemperatur Leitfähigkeit und Diamagnetismus zeigt, aber erst bei deutlich niedrigeren Temperaturen supraleitend wird, wirkt seltsam
    Man würde erwarten, dass mit dem Verschwinden der Supraleitung auch der Diamagnetismus verschwindet
  • Wenn nur ein Teil der Probe supraleitend ist und der Rest ein normaler Leiter oder Isolator, könnten die supraleitenden Inseln diamagnetisch sein und zugleich voneinander isoliert bleiben
    Dann müsste der Strom durch Bereiche mit Widerstand fließen, sodass insgesamt Widerstand auftritt

• Übrigens ist die mit Quellen versehene Tabelle zur Nachverfolgung von Reproduktionsversuchen auf der Wikipedia-Seite zu LK-99 ziemlich nützlich: https://en.wikipedia.org/wiki/LK-99

• Es wäre gut, wenn jemand mit Fachkenntnis auf diesem Gebiet erklären könnte, was es bedeuten würde, wenn dieses Material echt, reproduzierbar und billig herstellbar wäre
  In den Kommentaren herrscht viel atemlose Aufregung, als stünden kostenlose Energie und Perpetuum mobile kurz bevor. Nach etwas Recherche wirkt es für mich aber eher so, als würde das Stromnetz um 10 % effizienter oder MRI etwas billiger. Was wäre die offensichtliche, spannende Anwendung, wegen der alle so aufgeregt sind? Fusion oder das Einschlussproblem bei Tokamaks? Weil die Kühlkosten aktueller supraleitender Magnete eine der großen Hürden für Nettoenergiegewinn sind?

  • Übertragungsverluste sind tatsächlich wichtig. Sie sind einer der realen Gründe, warum man nicht einfach die Sahara mit Solarpanels bedecken und das europäische Festland sowie Afrika mit unbegrenzter kostenloser Energie versorgen kann. Abgesehen von den logistischen Problemen, so etwas tatsächlich umzusetzen, verliert man schon dadurch erhebliche Mengen, dass man Energie von einem Ort zum anderen transportiert
    Mit einem Supraleiter bei Raumtemperatur und Normaldruck würde eine nahezu perfekte Stromübertragung vom Erzeugungs- zum Verbrauchsort möglich. Dinge, die vorher unmöglich waren, würden machbar, etwa Windturbinen in abgelegenen Gegenden Montanas zu errichten und damit Chicago zu versorgen
  • Der große Wandel kommt, wenn dieses Material eine hohe magnetische Flussdichte aushält. Dann wird fast alles, was auf Magnetismus, Magnete und Elektromagnete angewiesen ist, um eine Größenordnung besser
    Etwa zehnmal mehr Leistung pro Spule, zehnmal mehr Leistung pro Masse oder Volumen, oder einfach zehnmal stärker. Man denke daran, wie die Energiedichte von Akkus vom NiCd- zum Lithium-Ionen-Akku um den Faktor 5 stieg und plötzlich Quadrocopter, Taschenlampen, die aus zehn Schritt Entfernung Papier entzünden, tragbare Staubsauger in der Größe einer Getränkedose, die Tierhaare aus Hochflorteppichen saugen, und Elektroautos auftauchten. Stell dir vor, das passiert noch einmal
  • Aus irgendeinem Grund habe ich ständig das Bild im Kopf, wie eine Schrankschublade beim Öffnen statt auf Rollen mit Magnetschwebetechnik völlig lautlos und butterweich läuft
    Magnetlager auf Basis von Magnetschwebetechnik wären wohl auch ganz gut
  • Man könnte es nutzen, um Solarenergie aus der Wüste zu transportieren

• Der Ausdruck „extraterrestrial super islands“ taucht mehrfach auf; ich frage mich, ob das eine Fehlübersetzung des Meißner-Effekts ist. Auf jeden Fall ein cooler Begriff

  • Das ist eine falsche Übersetzung von room-temperature superconductivity
    „super islands“ stammt vermutlich von 超岛, das genauso ausgesprochen wird wie 超导, also Supraleitung. Wie 室温, also Raumtemperatur, zu extraterrestrial wurde, weiß ich nicht, aber das Spracherkennungsmodell muss extrem schlecht gewesen sein. Vielleicht lief es ungefähr über 室温(shi4wen1) → shi4wai4 → 室外(outdoors)/世外(out of this world) → extraterrestrial

• Das eigentliche Video ist hier: https://www.bilibili.com/video/BV1pM4y1p7u5
  Kurz zusammengefasst: Ich bin kein Physiker und konsumiere die meisten wissenschaftlichen Informationen auf Englisch, daher kann manches leicht falsch sein. Das Material ist spröde und schwer in eine regelmäßige Form zu bringen. In der Nähe von 230 K gibt es einen merkwürdigen Abfall des Widerstands, der ein Artefakt des Messvorgangs oder der Geräte sein könnte. Am 1. August wurde eine Probe mit nahezu Nullwiderstand entdeckt, was große Aufregung auslöste, und man begann weiterzusuchen. Sechs Proben wurden getestet, aber nur eine davon zeigte unterhalb von 110 K Nullwiderstand. Im Grunde sind die Ergebnisse nicht eindeutig, aber vielversprechend