Los objetos superconductores no identificados (OSNI), como los OVNI, están rodeados de fascinación y misterio. Todos los años se publican nuevos OSNI, pero muy pocos recaban atención mediática. LK-99 es la nueva estrella de la usología. Hoy se han publicado cuatro artículos en arXiv sobre este material, uno indio que lo sintetiza y no observa superconductividad, y otros tres teóricos (alemán, sueco y estodunidense) que concluyen que no puede ser un material superconductor. El único que merece la pena destacar es el alemán, que trata de responder la pregunta ¿el dopado de LK-99 con huecos o electrones permite la superconductividad a temperatura ambiente? Usando un modelo teórico para dos bandas con el método FLEX (fluctuation exchange) la conclusión es que las fluctuaciones orbintales y de espín no lo permiten; como ilustra la figura, según el método FLEX el mayor autovalor superconductor λSC < 0.1 para valores realistas del parámetro U, según los autores (como seguro que esperas, yo tengo muchas dudas sobre el valor adecuado de este parámetro, que cambia demasiado de un artículo a otro, con todos diciendo que han elegido el más adecuado). Pero lo relevante es que, como la mayoría de los artículos teóricos, se basan en la estructura de bandas planas observada mediante DFT (que debería ser puesta en duda) y, además, el método FLEX es una aproximación válida fuera del régimen de correlaciones fuertes. Por ello, en mi opinión, los nuevos resultados teóricos que apuntan a un estado aislante o incluso de tipo Mott aportan muy poco a lo que ya sabemos.
En cuanto al artículo indio, compara el dopaje de LK-99 con níquel y con cobre, con objeto de evitar las impurezas de cobre, como Cu2S. Los resultados experimentales muestran que el dopado con níquel da lugar a un aislante paramagnético, en lugar de un semiconductor diamagnético para el cobre. Más allá de la curiosidad, el artículo tampoco aporta nada. Los otros dos artículos son puro entretenimiento teórico. El artículo sueco incluso lo declara en su título; el autor compara varios materiales relacionados con LK-99 con SP-DFT (teoría del funcional densidad polarizada con espín), usando el software CASTEP. La comparación de los resultados para Pb10(PO4)6O, Pb20(O2)(PO4)12, y Pb19Cu(PO4)6(O)2 no aporta información sobre la superconductividad de LK-99, pero apunta a que las apatitas dopadas con cobre son interesantes per se. Y el artículo estadounidense, que se autocalifica como tutorial, compara con DFT+U (con un valor de U = 4 eV) el dopado con cobre de Pb10(PO4)6O, con el dopado con vanadio de SrTiO3, para concluir que la estructura de bandas planas, tan cacareada por otros teóricos, no se puede observar en LK-99 cuando se sintetiza sin control atómico del dopado. Si los iones de Cu dopan los iones Pb(2) se observan las bandas planas, pero si dopan los Pb(1) no se observan, siendo esto último más favorable desde un punto de vista energético; sin control del dopado, se doparán más Pb(1) que Pb(2) y la estructura de bandas planas no se observará. Además, el material resultante debería ser transparente a temperatura ambiente. Todo esto ya se sabía.
Los nuevos artículos son: el artículo indio es H. Singh, A. Gautam, …, A. Ganguli, «On the Experimental Evidence for Possible Superconductivity in LK99,» arXiv:2308.06589 [cond-mat.supr-con] (12 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.06589; el artículo sueco es Itai Panas, «Entertaining the Possibility of RT Superconductivity in LK-99,» arXiv:2308.06684 [cond-mat.supr-con] (13 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.06684; el artículo alemán Niklas Witt, Liang Si, …, Tim Wehling, «No superconductivity in Pb9Cu(PO4)6O found in orbital and spin fluctuation exchange calculations,» arXiv:2308.07261 [cond-mat.supr-con] (14 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.07261; y el artículo estadounidense es Alexandru B. Georgescu,» Cu-doped Pb10(PO4)6O, and V doped SrTiO3 —a tutorial on electron-crystal lattice coupling in insulating materials with transition metal dopants,» arXiv:2308.07295 [cond-mat.str-el] (14 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.07295.
Por cierto, hay un quinto artículo del que no me he hecho eco, pues me parece una chorrada, con perdón. Se propone una nueva ley estadística de los materiales superconductores. Según esta ley la temperatura crítica depende de la distancia entre las bandas electrónicas asociadas a los diferentes iones que componen el material. Apoyan la idea con una figura hecha a ojo de buen cubero para apoyar su idea. Y afirman que según los cálculos DFT para la apatita de plomo Pb10(PO4)6O, su nueva ley empírica predice que debe ser un superconductor a temperatura ambiente (sin dopaje de cobre, algo falso de toda falsedad). Y luego dicen que LK-99 también lo será. Una chorrada se mire como se mire. Pero si te interesa leerlo de primera mano es Ning Chen, Yang Liu, Yang Li, «Statistical Material Law Support for Room Temperature Superconductivity in the Lead Apatite System,» arXiv:2308.06349 [cond-mat.supr-con] (11 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.06349.
Yo no soy experto pero me pregunto si no se resolvería este culebrón rápidamente si se les pidiera a los coreanos que compartieran una muestra de su material y se midiera de forma independiente.
Así saldríamos de dudas.
En fin.
Jose, se les ha pedido (incluso desde una comisión del Gobierno de Corea); han respondido que lo harán, a su debido tiempo. Que nosotros salgamos de dudas es irrelevante. Pero para el prestigio de la ciencia de materiales coreana, en particular la de materiales superconductores con un mercado actual de miles de millones, resolver este culebrón es prioritario. Pero, no urgente; ya se sabe que las cosas de palacio van despacio.
Gracias Francis por seguirle la pista a este material!
La percolacion que explicaría los saltos de conductividad, de confirmarse, lo transformaría en un material de resistividad dependiente de la corriente, algo así como un memristor?
No, 9Alejol, la percolación explicaría el por qué diferentes experimentos observan resultados distintos para el mismo material. LK-99 no tiene propiedades que permitan comportamiento memristivo.