La gran nueva sobre LK-99 es una noticia de Dan Garisto en la revista Nature que decapita su superconductividad. Se hace eco de un artículo en arXiv que ya te conté (artículo alemán en LCMF, 14 ago 2023) donde se sintetizan cristales ultrapuros de Pb8.8(3)Cu1.2(3)P6O25. La fotografía de sus cristales púrpuras transparentes es espectacular (foto que no se incluyó en arXiv). Como es obvio, un material transparente no puede ser superconductor (ni diamagnético). El autor principal del trabajo, Pascal Puphal, del Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido en Stuttgart, Alemania, es especialista en el crecimiento de cristales. Puphal afirma que su nuevo método de síntesis de monocristales (que difiere del patentado por los coreanos) era lo necesario para cerrar el caso: sus monocristales muestran que LK-99 es un semiconductor, fuera de toda duda. Además, sugiere que los indicios de superconductividad observados en LK-99 son debidos a las impurezas de Cu2S, ausentes en su monocristal. En redes sociales, los pocos que aún tenían esperanzas, las han perdido por completo. La guillotina de Nature ha decapitado la superconductividad ambiental de LK-99.
Pero como ya te comenté, la serpiente de verano sigue viva y coleando. La razón es que el difractograma mediante difracción de rayos X en polvo (PXRD) del monocristal de LK-99 muestra que su dopado con cobre es una mezcla de dos posibilidades. Recuerda que los iones de cobre pueden sustituir a los iones de plomo en la posición de Wyckoff 4f o dopado de Pb(1), y posición 6h o dopado de Pb(2). En el monocristal púrpura sintetizado se observa una mezcla de ambos tipos de dopado. ¿Podrían los monocristales con un único dopado ser superconductores? Los coreanos afirmaban que su material tenía la fase 4f, ¿podría el (posible) secreto de la síntesis coreana garantizar este dopado? Nadie conoce las respuesta, aunque ya conoces mi opinión, ninguno de los dos dopados por separado, como su mezcla, conduce a un superconductor a temperatura ambiente. Pero esto no está demostrado en el trabajo liderado por Puphal. Recuerda que muchas serpientes pueden sobrevivir (durante un tiempo corto) a una decapitación, manteniendo algunos reflejos musculares involuntarios. La guillotina de Nature ha decapitado el culebrón del verano, que ya no puede morder, pero aún no está muerto.
Te recomiendo leer la noticia con una pizca de escepticismo, Dan Garisto, «LK-99 isn’t a superconductor —how science sleuths solved the mystery. Replications pieced together the puzzle of why the material displayed superconducting-like behaviours,» News, Nature, 16 Aug 2023. Lo que más me gusta es su final: «El trabajo detectivesco realizado recopilando pruebas a partir de la observación original ha sido fantástico, y relativamente raro». Sin lugar a dudas, lo más interesante del culebrón es que nos muestra la ciencia en acción a una velocidad más rápida de lo habitual; la replicabilidad de todo resultado es imprescindible y el consenso científico en base a las evidencias acumuladas la seña de identidad de la metodología científica. Aunque sin olvidar que la ciencia hecha con prisas, como cualquier otra cosa, acaba con resultados poco confiables.
Por cierto, también se han publicado hoy en arXiv tres artículos teóricos basados en DFT. No creo que ninguno te interese, pero por si acaso. Se publica una crítica al trabajo de Griffin con DFT, sus conclusiones sobre la existencia de dos bandas planas semillenas podrían ser incorrectas; según nuevos resultados DFT, sus conclusiones están sesgadas por los parámetros que usó (recuerda que yo lo dije en su momento, LCMF, 01 ago 2023, sus parámetros no me convencían tras compararlos con otros resultados DFT publicados el mismo día, y desde entonces). Según las nuevas simulaciones DFT, el LK-99 estudiado por Griffin es un semiconductor, sin posibilidad de ser superconductor (como yo sugería entre líneas, aunque luego ella renegó de ello en Twitter ante las críticas recibidas). El artículo es Michael W. Swift, John L. Lyons, «Comment on «Origin of correlated isolated flat bands in copper-substituted lead phosphate apatite»,» arXiv:2308.08458 [cond-mat.supr-con] (15 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.08458.
A pesar de dicho comentario, otro artículo con DFT apoya los resultados de Griffin; se estudia el dopado con cobre de iones de plomo 4f (como Griffin) y 6h (que la propia Griffin mostró que era energéticamente más favorable). Se propone que la síntesis de LK-99 conduce a una mezcla de las fases 4f (dopado de Pb(1), llamado posición de Wyckoff 4f) y 6h (dopado de Pb(2), posición de Wyckoff 6h), en diferente proporción, lo que explicaría la diversidad de resultados publicados en los experimentos. En la fase 4f el dopado con cobre introduce una transición entre un estado semiconductor y un estado semimetálico con dos bandas planas semillenas. En la fase 6h el dopado con cobre no se observa dicha transición, siendo el material dopado semiconductor. El artículo es Ran Liu, Ting Guo, …, Tianxing Ma, «Different phase leads to different transport behavior in Pb9Cu(PO4)6O compounds,» arXiv:2308.08454 [cond-mat.supr-con] (15 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.08454.
Y un tercer artículo realiza un análisis termodinámico de las reacciones de síntesis de LK-99, concluyendo que conduce de forma preferente a Pb8Cu2(PO4)6, con el dopado con cobre de dos plomos Pb(1) y sin el oxígeno extra, en lugar de Pb9Cu(PO4)6O (lo que usó Griffin y la mayoría de los teóricos DFT), o Pb9Cu(PO4)6(OH)2 (lo que se considera en el llamado artículo de Princeton y algunos otros). Este compuesto (con x = 2 en la fórmula original de LK-99) también es un semiconductor, sin rastro de superconductividad. Pero los autores proponen que sería interesante sintetizarlo en laboratorio. El nuevo artículo es Phase Stability of Lead Phosphate Apatite Pb10−xCux(PO4)6O, Pb10−xCux(PO4)6(OH)2, and Pb8Cu2(PO4)6,» arXiv:2308.07941 [cond-mat.mtrl-sci] (14 Aug 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.07941.
En resumen, tres artículos con DFT que tienen los problemas habituales de estos artículos; sus conclusiones deben ser tomadas con mucha cautela (en relación a la posible superconductividad del material estudiado). Lo más relevante hoy es la noticia de Dan Garisto, que está siendo muy criticado en redes sociales chinas y coreanas. Pero fuera del universo asiático, la mayoría confía en la ciencia alemana y en el prestigio de Nature. Pero no te dejes engañar, hasta que no se alcance el consenso científico, el escepticismo debe ser tu bandera.
¿Por qué un material transparente no puede ser superconductor (ni diamagnético)?
Al, piensa en levitación magnética; un material superconductor levita porque es diamagnético [perfecto], es decir, porque expulsa los campos electromagnéticos de su interior; pero un material es transparente porque deja pasar a su través los campos electromagnéticos. [Hay que añadir el adjetivo de «perfecto» o «ideal» para descartar los alevines de rana traslúcidos o incluso el agua].
Hola, me surge la misma duda y simplemente por curiosidad científica quería ahondar un poco mas en tu respuesta.
Como bien dices un material diamagnético expulsa el campo magnético, pero según tengo entendido, estamos hablando de campos magnéticos ( estáticos por simplicidad del problema).
Sin embargo, referidos al tema de la luz es una perturbación del campo, pero en forma de onda, por tanto estanos hablando de una onda y no de un campo propiamente dicho.
Por seguir una analogía de lo que tengo en mente, sería como afirmar que la luz no puede entrar en una jaula de Faraday, ya que esta bloquea los campos eléctricos en su interior (?)
Me surge esta duda y espero puedas aclarar. No dudo en la no transparencia de un superconductor, simplemente me gustaría conocer más
Saludos
Duda, el efecto Meissner tiene su origen en que las ondas electromagnéticas se vuelven «masivas» en el interior del material diamagnético, pudiendo penetrar una corta distancia (decenas de nanómetros). Así que si una onda electromagnética atraviesa un material con más cientos de nanómetros, dicho material no puede ser superconductor. Y, por cierto, los campos magnéticos estáticos, como los eléctricos, no existen (son campos ideales, ficticios, para los libros de texto). Solo existen los campos electromagnéticos.
Es más complicado de lo que dices. Un material diamagnético sí puede ser transparente. El cloruro sódico, el hielo o el diamante son ejemplos claros. De hecho, ser diamagnético es lo más usual en la naturaleza. Otra cosa es ser transparente y ser superconductor. El efecto Meissner es un efecto DC. La respuesta AC es mucho más complicada y probablemente que fuera transparente indicaría que los electrones no se pueden mover para esa frecuencia. Los superconductores a altas frecuencias se comportan como un metal porque rompen los pares. A bajas frecuencias habría que ver.
Un superconductor no levita sólo por el hecho de ser diamagnético, esto siempre se dice pero está mal dicho.
Solo levitarian los superconductores tipo II como todos los de alta temperatura crítica, por el hecho de tener tendencia de establecer caminos discretos por los que el flujo magnético puede pasar a través de ellos. És lo que se llama «flux pinning» que són lineas de flujo magnético (B) que quedan atrapadas en las impurezas estandar del cristal y así caen en mínimos de energia que dificulta el desplazamiento del canal de flujo, dificultando a su vez el movimiento del sólido en el seno del campo magnético. Por eso levita tanto por encima como por debajo del iman
Totalmente de acuerdo en todo. Muy bien explicado
La materia transparente es amorfa (desordenada) como el vidrio y deja pasar la luz por los huecos que la forma.
La materia cristalina está ordenada y no deja huecos, no deja pasar la luz pero si los electrones.
Que alguien más puesto en el tema me corrija, pero creo que esto no es cierto verdad? Existen materiales transparentes tanto amorfos como cristalinos. Cristalinos podemos pensar en cualquier mineral como el cuarzo, el diamante (átomos de carbono perfectamente ordenados). La explicación de que la luz atraviese un material no es que «se mueva entre sus huecos». No sabria explicarlo bien pero es más complejo.
Porqué una de las propiedades básicas de la superconductividad es el diamagnetismo total (es decir anula todo campo magnético en su interior siempre y cuando no supere el campo critico). Si anula el capo magnético las ondas electromagnéticas no pueden pasar como tales, por lo tanto es opaco o reflector.
Magnifica respuesta de la ciencia a los interrogantes planteados y magnífica la sentencia sobre la replicabilidad. Es el método lo que hace grande a la ciencia.
Me parece hermoso y maravilloso como en todo el mundo se trabajo en conjunto para averiguar algo desde universidades hasta un random en Twitter
Hola Francis.
Se trata de otro tema, pero me pareció interesante. Aparentemente ahora pueden sacar un holograma de la función de onda de dos fotones, o algo asi:
https://www.uottawa.ca/en/news-all/visualizing-mysterious-dance-quantum-entanglement-photons-captured-real-time
Los medios lo presentan como un gran avance, me interesa tu opinión.
Gracias!
9Alejol, la tomografía cuántica ya tiene 30 años. Este artículo en Nature Photonics (https://www.nature.com/articles/s41566-023-01272-3) aplica esta técnica con pares de fotones entrelazados para lograr lo que llaman holografía digital multifotón, que permite reconstruir las llamadas imágenes «fantasmas» (ghost images); no tiene nada que ver con la función de onda cuántica de dos fotones. El trabajo es interesante, destacando su aplicación a la reconstrucción de estados fotónicos de alto momento angular orbital (OAM). No sé cómo lo divulgarán en los medios… pero se trata de un trabajo más de ciencia aplicada que de ciencia básica.
El agua es diamagnética y es transparente
@Manuel El agua es diamagnetica y transparente no lo dudo. Pero estamos hablando sobre sólidos en este caso.
Joakim, todos los materiales son diamagnéticos (en algún grado, bajo un campo magnético suficientemente intenso); los que no aparentan serlo es porque otro fenómeno magnético domina sobre su diamagnetismo.
No confundamos, la mayoria de materiales diamagnéticos como el agua, cobre, etc, lo son muy poco (anulan una pequeñísima parte del campo magnético aplicado). Los superconductores tienen la curiosa cspacidad de anular TODO el campo magnético; es decir: diamagnetismo TOTAL ( susceptibilidad=-1). Por ahí la luz no.puede circular, como tampoco podria circular por un material que snulara todo el campo eléctrico tal como es un conductor (metal).