Los coreanos descubridores de LK-99 observaron una caída brusca a cero de la resistividad alrededor de 378 K y un cambio en el diamagnetismo. El difractograma de su muestra de LK-99 mostraba contaminación por Cu₂S, que para ellos era irrelevante. Se publica un arXiv un artículo chino que muestra que el Cu₂S podría ser la causa de dichos fenómenos: su resistividad cae entre tres y cuatro órdenes de magnitud alrededor de 385 K; además, en muestras de LK-99 contaminadas con un 5 % (S1) y un 70 % (S2) de Cu₂S se observan resultados muy parecidos a los coreanos. Por supuesto, la supuesta resistencia cero no se observa, el material LK-99 contaminado con Cu₂S es un semiconductor. La gran diferencia con los coreanos es que los chinos encuentran diamagnetismo para campos magnéticos aplicados muy grandes (un tesla), cuando los primeros lo observaron para pocos gauss (diez mil veces menos). Aún así, una transición de fase de primer orden en el Cu₂S es una explicación sorprendente y fascinante a los resultados experimentales de los coreanos (recuerda que en los superconductores la transición de fase es de segundo orden). Como siempre, que una explicación sea razonable no quiere decir que sea definitiva; solo el tiempo lo dirá. El culebrón científico del verano continúa.

Publicar artículos teóricos es mucho más sencillo que replicar medidas experimentales. Un equipo británico (Univ. Manchester) ha replicado la síntesis de LK-99, confirmada con el difractograma. No es superconductor, ni diamagnético, solo un pésimo conductor de la electricidad. Pequeñas lascas del material simulan una levitación apoyada, pero parecen estar contaminadas con hierro (que podría ser responsable del ferromagnetismo observado por quienes no comprobaron si su muestras estaban contaminadas con hierro). Se publican cuatro nuevos artículos teóricos, entre los que destaca un artículo ruso que usa DFT+DMFT (con los software Quantum-ESPRESSO y AMULET) para concluir que el desorden es muy relevante en la estructura de bandas de LK-99; parece tener dos bandas planas alrededor del nivel de Fermi, pero no se puede afirmar que sea un aislante Mott en una red triangular pues su estructura de bandas está muy influida por el desorden atómico del material. Un equipo polaco ha propuesto un modelo de Hubbard t-J-U para LK-99 que ha resuelto mediante una teoría de campo efectivo llamada aproximación SGA (Statistically-Consistent Gutzwiller approx.). Sus resultados son compatibles con superconductividad a alta temperatura en un material con fuertes correlaciones electrónicas. Sin embargo, tengo serias dudas sobre si los parámetros usados (U/|t|=16, J ⪆ |t|) son adecuados para LK-99 (de hecho son diferentes a los de estudios teóricos previos). De hecho, estos parámetros están fuera del rango de parámetros recomendado por un equipo chino-austriaco que ha estudiado modelos de Hubbard t-J-U con dos y cinco bandas para LK-99; en las simulaciones se ha usado DFT con VASP y WIEN2K, y sus resultados apuntan a un aislante Mott que podría ser superconductor con mayores niveles de dopado. Finalmente, un equipo chino logra obtener banda planas en el LK-99 y vuelve a sugerir que podrían tener relación con la superconductividad (aunque debo apostillar que también podrían no tener nada que ver con ella).

Y, por cierto, algunos grupos de investigación estadounidenses han replicado la síntesis de LK-99 y publicarán sus resultados pronto. Habrá que estar al loro, pero los rumores apuntan a que no han observado superconductividad a temperatura ambiente, luego no tienen ninguna prisa en publicar. El nuevo artículo sobre LK-99 contaminado con Cu₂S es Shilin Zhu, Wei Wu, …, Jianlin Luo, «Cu₂S es First order transition in Pb_10−xCu_x(PO₄)₆O (0.9<x<1.1) containing Cu₂S,» arXiv:2308.04353 [cond-mat.supr-con] (08 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.04353; el artículo británico es Ivan Timokhin, Chuhongxu Chen, …, Artem Mishchenko, «Synthesis and characterisation of LK-99,» arXiv:2308.03823 [cond-mat.supr-con] (07 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.03823. En el lado teórico, el artículo de los rusos es Dmitry M. Korotin, Dmitry Y. Novoselov, …, Artem R. Oganov, «Electronic correlations in promising room-temperature superconductor Pb_10−xCu_x(PO₄)₆O: a DFT+DMFT study,» arXiv:2308.04301 [cond-mat.supr-con] (08 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.04301; el artículo polaco es Maciej Fidrysiak, Andrzej P. Kądzielawa, Józef Spałek, «High Temperature Superconductivity with Strong Correlations and Disorder: Possible Relevance to Cu-doped Apatite,» arXiv:2308.03948 [cond-mat.supr-con] (07 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.03948; el artículo chino-austriaco es Liang Si, Markus Wallerberger, …, Karsten Held, «Pb_10−xCu_x(PO₄)₆O₄: a Mott or charge transfer insulator in need of further doping for (super)conductivity,» arXiv:2308.04427 [cond-mat.supr-con] (08 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.04427; y el artículo chino es Jianfeng Zhang, Huazhen Li, …, Z. Y. Xie, «Structural, electronic, magnetic properties of Cu-doped lead-apatite Pb_10−xCu_x(PO₄)₆O,» arXiv:2308.04344 [cond-mat.supr-con] (08 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.04344.

Ya se ha publicado un redes sociales el artículo con los resultados de Princeton (artículo firmado por la genial Maia G. Vergniory y otros investigadores del DIPC y de Ikerbasque). Combina una replicación fallida experimental y un análisis teórico. El artículo aparecerá mañana en arXiv, por ahora solo está disponible en Google Drive, pero ya lo he leído: Yi Jiang, …, Maia G. Vergniory, …, B. Andrei Bernevig, «Pb₉Cu(PO₄)₆(OH)₂: Phonon bands, Localized Flat Band Magnetism, Models, and Chemical Analysis,» preprint, 08 Aug 2023 (enlace al PDF). Nota que la fórmula química para su LK-99 no es la misma que la usada por los coreanos que patentaron este material; de hecho, han sintetizado (siguiendo los pasos patentatos por los coreanos) un material transparente (el de los coreanos era negro como el grafito), con lo que obviamente no puede ser superconductor. Presentan simulaciones usando DFT, pero sus resultados difieren de otros ya publicados. En mi modesta opinión, y sin menospreciar este artículo, sus resultados me parecen irrelevantes para LK-99 pues se discute un material diferente.

Finalmente, hay muchas piezas divulgativas en grandes medios sobre los avances sobre LK-99. Recomiendo leer a Adrian Cho, «The short, spectacular life of that viral room-temperature superconductivity claim. In just 2 weeks, unlikely “discovery” skyrockets to internet fame and then begins to fall back to Earth,» News, Science, 08 Aug 2023; su contenido se puede comparar con Dan Garisto, «Claimed superconductor LK-99 is an online sensation —but replication efforts fall short. Social media is abuzz with chatter about the material, but some scientists are pushing back on the hype,» News, Nature, 04 Aug 2023.