कमरे के तापमान और सामान्य दबाव वाले सुपरकंडक्टर LK-99 प्रीप्रिंट संशोधन 2

 (arxiv.org)
1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2023-08-02 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • 110 साल से अधिक समय से चल रही room-temperature superconductor की खोज के संदर्भ में, यह preprint दावा करता है कि Cu-doped lead apatite LK-99® कमरे के तापमान और सामान्य दबाव पर superconductivity दिखाता है
  • पदार्थ की संरचना Pb10-xCux(PO4)6O(0.9<x<1.1) है, और इसे Lanarkite व Cu3P बनाने के बाद vacuum quartz tube में 925°C पर 5~20 घंटे गर्म करने वाली solid-state method से synthesize किया गया
  • XRD विश्लेषण के अनुसार Pb साइट पर Cu substitute होता है, lattice constants घटते हैं और volume 0.48% सिकुड़ता है, जिसे insulator-metal transition से जोड़ा गया है
  • magnetic susceptibility और levitation experiments में samples 2·3·4 ने diamagnetism और आंशिक levitation दिखाया, और लेखकों ने इसे superconducting phase की मौजूदगी का आधार माना
  • resistance measurement में sample 2 पर Tc=104.8°C(377.95K) के आसपास resistance jump और Tc से नीचे लगभग zero resistance वाला region दिखा, जिसे लेखकों ने s-wave superconductor का प्रमाण माना

LK-99® के दावे और material composition

  • LK-99® modified-lead apatite crystal structure वाला material है, और composition Pb10-xCux(PO4)6O है, जहाँ x range 0.9<x<1.1 है
  • लेखकों का दावा है कि यह material Tc से ऊपर Pb(6s1) आधारित Ohmic metallic properties दिखाता है, और Tc से नीचे कमरे के तापमान व सामान्य दबाव पर Meissner effect के कारण levitation दिखाता है
  • LK-99® sample का Tc 126.85°C(400K) से ऊपर बताया गया है
  • room-temperature Tc की संभावना दो structural changes से जुड़ी है
    • Pb को Cu से substitute करने पर insulator-metal transition(IMT) होता है और volume shrinkage होता है
    • c-axis direction में 1D Cu2+(3d9)−O1/2−Cu2+(3d9) chain structure deform होता है और on-site repulsive Coulomb interaction मजबूत होता है
  • room-temperature Tc mechanism पर 1-D BR-BCS theory के तहत चर्चा की गई है

room-temperature superconductor खोज का संदर्भ

  • 1911 में Onnes द्वारा superconductivity की खोज के बाद से, zero electrical resistance वाला room-temperature superconductor 110 साल से अधिक समय से प्रमुख खोज का विषय रहा है
  • तुलना के उदाहरणों में 1986 के 40K से ऊपर वाले cuprate superconductors, 2015 में 155GPa पर Tc≈203K दिखाने वाला H2S hydride, और 2023 में 10kbar पर Tc 294K दिखाने वाला nitrogen-doped lutetium hydride उल्लेखित हैं
  • BCS theory 1957 में introduced हुई थी, और room-temperature से ऊपर के Tc को address करने वाली BR-BCS theory को 2021 में खोजा गया बताया गया है
  • लेखकों के अनुसार room temperature से ऊँचे तापमान पर insulator-metal transition के माध्यम से metallic phase emergence को observe करना room-temperature superconductor की खोज की कुंजी है
  • preprint का scope Cu-doped lead apatite superconductor की synthesis method, levitation experiments, zero resistance characteristics, structural phase transition के बिना होने वाला IMT mechanism, phase diagram, और BR-BCS आधारित room-temperature superconductivity mechanism है

solid-state method आधारित synthesis procedure

  • sample preparation PbO, PbSO4, Cu, P को raw materials के रूप में इस्तेमाल करने वाली solid-state method से की गई
  • synthesis तीन stages में है
    • stage 1: PbO और PbSO4 powders को 50% each मिलाकर ceramic crucible में रखा गया और air में 725°C पर 24 घंटे गर्म करके Lanarkite Pb2(SO4)O प्राप्त किया गया
    • stage 2: Cu और P powders को component ratio के अनुसार मिलाने के बाद 10^-3 torr vacuum quartz tube में seal कर 550°C पर 48 घंटे गर्म करके Cu3P crystals बनाए गए
    • stage 3: Lanarkite और Cu3P crystals को grind कर powder बनाया गया, फिर 10^-3 torr vacuum quartz tube में seal करके 925°C पर 5~20 घंटे गर्म किया गया
  • final reaction से Pb10-xCux(PO4)6O बनता है, और बताया गया है कि PbSO4 में मौजूद sulfur element reaction के दौरान evaporate हो जाता है

crystal structure और volume shrinkage

  • तैयार powder की crystallinity और structure का विश्लेषण X-ray diffraction(XRD) measurement और data fitting से किया गया
  • sample 1 ने कई XRD peaks दिखाए, जिसे polycrystalline material के रूप में interpret किया गया
  • XRD pattern broadly modified-lead apatite से match करता है, लेकिन कुछ peaks larger angles की ओर shift हुए और नए peaks भी दिखे
    • लेखकों ने इस peak shift को lattice structure change और lattice constant reduction का evidence माना
  • sample 1 में P63/m, 176 hexagonal structure है, और lattice constants a=9.843Å, c=7.428Å हैं
    • comparison target lead apatite के lattice constants a=9.865Å, c=7.431Å हैं
    • Pb(M1) को Cu(M2) से substitute करने पर sample 1 का volume 0.48% shrink हुआ बताया गया
  • Pb10(PO4)6O insulator है, लेकिन Cu-doped LA यानी Pb10-xCux(PO4)6O कमरे के तापमान पर superconductor और Tc से ऊपर metal बताया गया है

Meissner effect, levitation, और resistance measurement

  • sample 2 और sample 3 में -73.15°C(200K) से 126.85°C(400K) तक ZFC/FC diamagnetic susceptibility मापी गई
    • sample 2 lead apatite low-doping condition वाले quartz container से प्राप्त specimen है
    • sample 3 अधिक purity वाले raw materials से तैयार specimen है
  • 20°C पर graphite के diamagnetic value की तुलना में susceptibility ratios क्रमशः लगभग 5450 और 22.7 हैं
    • लेखकों का मानना है कि इतने बड़े ratio को superconducting phase की मौजूदगी के अलावा समझाना मुश्किल है
  • sample 4, sample 2 को heat-treat किया गया specimen है, और बताया गया है कि इसने कमरे के तापमान व सामान्य दबाव पर incomplete levitation phenomenon दिखाया
  • sample 2 की resistivity 4-probe method और 30mA condition में मापी गई, और Tc=104.8°C(377.95K) के आसपास resistance jump दिखा
    • Tc से ऊपर IMT से उत्पन्न metal की linear characteristics दिखाई देती हैं
    • Tc से नीचे लगभग 60°C से नीचे वाले region में noise-type signal सहित zero resistance के रूप में देखे जा सकने वाले sections दिखाई देते हैं
    • लगभग 60°C~90°C region में temperature increase के साथ resistance monotonically increase होता है, जिसे superconducting energy gap collapse का संकेत माना गया
    • लगभग 90°C~Tc region में resistance change स्पष्ट नहीं है, लेकिन बताया गया है कि energy gap collapse के last stage में dσ/dT fluctuate करता है
  • zero resistance region Kelvin scale पर Tc का लगभग 88%(333K/378K) है, जिसकी तुलना में typical low-temperature superconductors में यह लगभग 30% होता है, यानी करीब 3 गुना बड़ा
  • लेखकों ने zero resistance region की मौजूदगी को node वाले dx2-y2 pairing symmetry से अलग, s-wave superconductor का evidence माना
  • sample 1 का I-V curve Tc से ऊपर metal की linear characteristics दिखाता है, और temperature बढ़ने पर Tc current घटता बताया गया है
  • 25°C पर log y-axis से analyze किए गए I-V curve में, किसी specific current threshold से ऊपर जाने पर Joule heating के कारण superconducting energy gap टूटता है और resistance बढ़ता है—ऐसे regions observe किए गए

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2023-08-02
Hacker News की राय
  • https://www.bilibili.com/video/BV14p4y1V7kS/
    ताज़ा अपडेट के मुताबिक, बहुत छोटे LK-99 replication sample में diamagnetism की पुष्टि हुई बताई जा रही है। पोस्ट करने वाले ने लिखा कि Huazhong University of Science and Technology के प्रोफेसर Haixin Chang के मार्गदर्शन में postdoctoral researcher Hao Wu और PhD student Li Yang ने पहली बार कमरे के तापमान पर Sukbae Lee के sample से अधिक levitation angle के साथ magnetic levitation करने वाले LK-99 crystal को verify किया है, और उम्मीद है कि यह room-temperature contactless superconducting magnetic levitation की संभावना को साकार करेगा।
    एक और अपडेट के तौर पर कहा गया कि दूसरा वीडियो दिखाता है कि यह paramagnetism नहीं है।
    https://www.bilibili.com/video/BV13k4y1G7i1/
    • सिर्फ वीडियो quality देखकर लगता है कि यह LK-99 इस दशक का सबसे बड़ा nerd bait operation भी हो सकता है
    • https://targum.video/v/2023/8/1/2534a4408ccce9c13a811e94f16d1543/
      यह Targum translation है। comments और वीडियो देखकर लगता है कि वे micron-size particle के levitate होने का दावा कर रहे हैं, लेकिन fake है या नहीं, पक्का नहीं कह सकता
    • वीडियो के ऊपर दर्जनों comments वैसे ही उड़ते रहते हैं; समझ नहीं आता कि उसमें कोई क्या देख पाएगा
    • अगर किसी को इस group का preprint दिखे तो share कर दे तो अच्छा होगा
  • Livermore Labs के Griffin द्वारा जारी preprint LK-99 superconductivity के लिए theoretical explanation देता है, और यह भी बताता है कि labs को synthesis में दिक्कत क्यों हो रही है
    बात यह है कि crystal structure में Pb की दो sites हैं जहाँ Cu substitute हो सकता है; low-energy site कुछ नहीं करती, और high-energy site superconductivity पैदा करती है।
    https://arxiv.org/pdf/2307.16892.pdf
    अंत में, यहाँ पेश calculations यह suggest करती हैं कि जब Cu सही Pb(1) site पर substitute होता है, तो high-temperature superconductivity की key features—बहुत flat और isolated d-manifold, तथा fluctuating magnetism, charge और phonon की संभावना—दिखाई देती हैं। इसके उलट, दूसरी Pb(2) site पर substitution होने पर, वह lower-energy site होने के बावजूद, ऐसे गुण नहीं दिखते। इससे संकेत मिलता है कि bulk superconducting sample पाने के लिए Cu को सही site में जाना होगा—यानी एक synthesis challenge है
    • पूरी तरह outsider के तौर पर पूछ रहा हूँ: क्या superconducting property सब कुछ या कुछ नहीं वाली चीज़ है?
      अगर material synthesis गलत हो जाए, तो क्या हमें “थोड़ी” superconductivity—जैसे बहुत कम मगर zero नहीं resistance—की उम्मीद करनी चाहिए, या यह तभी superconductor बनता है जब सब कुछ बिल्कुल सही हो, और बाकी हालात में सामान्य resistance होता है? और physics में किसी value का zero होना असल में लगभग असंभव लगता है; तो क्या superconductivity सचमुच ठीक 0.0000… होती है, या सिर्फ zero के बहुत करीब होकर zero resistance जैसा व्यवहार करती है, जबकि असल में बहुत थोड़ा resistance रहता है?
    • synthesis के नज़रिये से इसका क्या मतलब है, यह जानना चाहता हूँ। क्या बहुत सारे attempts करके luck से सही बैठने का इंतज़ार करना होगा, या site substitution induce करने का कोई तरीका है?
  • मैं materials science में PhD हूँ और superconductors के साथ काम कर चुका हूँ; दो चीज़ें अक्सर गलत समझी जाती हैं
    पहली, superconductor बनाना और measure करना undergrad भी कर सकता है, लेकिन उसे explain करने के लिए Nobel laureate स्तर का व्यक्ति चाहिए। दूसरी, theory में mechanism समझने पर सुधार किया जा सकता है, लेकिन materials science में लगभग हमेशा trial and error से ही अच्छे results मिल जाते हैं। निष्कर्ष यह है कि effect शायद असली है, explanation शायद नहीं
    • experiment पहले और theory बाद में—यह Taleb-style idea का एक और example है। universities इसका उल्टा दिखावा करती हैं, लेकिन Einstein जैसे exceptions छोड़ दें तो आम तौर पर ऐसा नहीं होता
    • अगर मान भी लें कि यह superconductivity नहीं है, तो क्या उस diamagnetism की magnitude अपने आप में नई या दिलचस्प है—भले दुनिया बदल देने लायक न हो?
    • मैं भी materials chemistry में PhD हूँ और पूरी तरह सहमत हूँ। मैं superconductors वाले papers follow करता हूँ, और यह पहली room-temperature claim है जिसके बारे में मैंने दोस्तों से कहा कि “यह सच भी हो सकता है।”
      electron paramagnetic resonance equipment को beach metal detector की तरह इस्तेमाल करते देखना इतना मज़ेदार है कि उल्टा लगता है कि यह fake हो ही नहीं सकता
    • मैंने पढ़ा था कि SpaceX Raptor engine के oxidizer preburner वाले alloy—यानी full-flow combustion की मुख्य bottleneck को हल करने वाला development—भी कोई “aha” moment नहीं था, बल्कि trial and error की repeated iterations थीं। materials science सच में बहुत मुश्किल लगती है
    • पहला sentence ambiguous है। मौजूदा wording से लगता है कि किसी चीज़ को explain करने से पहले उसे बनाया जाना ज़रूरी है, या फिर यह typo है और मतलब “और Nobel laureate उसे explain करता है” है?
  • LK-99 से जुड़ी हलचल दिलचस्प है, लेकिन अफसोस है कि Twitter के hype merchants ने narrative हथिया लिया। पहले AI था, अब superconductivity तक—लगता है हर flavor मौजूद है
    याद रखना चाहिए कि scientists भी इंसान हैं, और trending claim पर चढ़कर अपना नाम बनाने की कोशिश कर सकते हैं। मैं expert नहीं हूँ, लेकिन ये videos बिल्कुल ज्यादा convincing नहीं हैं, और LK-99 simulate करने वाला paper भी आखिर simulation ही है; parameters tweak करके लगभग कोई भी result निकाला जा सकता है
    • Elon Musk को शायद इन दिनों काफ़ी अच्छा लग रहा होगा, क्योंकि उसे confirmation मिल गया कि Twitter अभी भी relevant है
  • “अगर यह असली हुआ तो इसका मतलब क्या होगा” के जवाब में: यह एक foundational technology है, जो ऐसी दूसरी technologies और progress को जन्म दे सकती है जिनकी हम अभी भविष्यवाणी नहीं कर सकते
    अगर यह मौजूदा quantum computers की efficiency, power और reliability को एक order of magnitude तक भी बढ़ा सके, तो सिर्फ वही दूसरे क्षेत्रों में technological discoveries को push कर सकता है और self-reinforcing progress loop बना सकता है। बात सिर्फ trains या chips की नहीं है; असली बात यह है कि यह material उन technologies को बेहतर बनाकर problem-solving potential दे सकता है जिन्हें बनाना और maintain करना मुश्किल है। मसलन, अगर पता चले कि prefrontal cortex plates के जरिए telepathic communication के लिए ceramic form में room-temperature superconductor चाहिए? यह science fiction है, लेकिन जब हम मानव मस्तिष्क की problem-recognition क्षमता से कहीं आगे की problem-solving machines तक सोचते हैं, तो सच में नहीं पता क्या निकल आएगा
  • मैंने दूसरे thread में जो लिखा था, वह यहाँ भी relevant है। पहला superconductor paper लगता है कि एक rogue researcher ने बाकी दो authors या LK-99 group की सहमति के बिना public कर दिया था, और इसी वजह से LK-99 group को जल्दबाज़ी में official paper निकालना पड़ा, जिससे quality से समझौता हुआ

LK-99 समूह ने एक सप्ताह बाद शनिवार को v2 जारी किया, और संभव है कि वे आगे भी अपडेट करते रहें। अगर इसे जल्दी सार्वजनिक करने के संदर्भ में देखें, तो दोनों पेपरों की कई अजीब बातें समझ में आती हैं। पहला पेपर “The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor” है, जिसके लेखक Sukbae Lee, Ji-Hoon Kim और Young-Wan Kwon तीन लोग हैं, और उस पर शनिवार, 22 जुलाई 2023, 07:51:19 UTC का टाइमस्टैम्प है [1]। दूसरा पेपर “Superconductor Pb10−xCux(PO4)6O showing levitation at room temperature and atmospheric pressure and mechanism” है, जिसके छह लेखक Sukbae Lee, Jihoon Kim, Hyun-Tak Kim, Sungyeon Im, SooMin An और Keun Ho Auh हैं; यह पहले पेपर से 2 घंटे 20 मिनट बाद, शनिवार 22 जुलाई 2023 को 10:11:28 UTC पर अपलोड हुआ और शनिवार 29 जुलाई को 01:53:47 UTC पर अपडेट किया गया
दोनों पेपरों में पहले लेखक Sukbae Lee और दूसरे लेखक Jihoon Kim हैं, और उनकी संबद्धता सियोल की “Quantum Energy Research center, Inc.” दी गई है। पहले अपलोड हुए पेपर में Young-Wan Kwon तीसरे लेखक हैं, लेकिन दूसरे पेपर में वे नहीं हैं, और कई संबद्धताओं से चार लेखक जोड़े गए हैं। दूसरा पेपर LaTeX में, और पहला पेपर शायद Word में लिखा गया लगता है। पहले पेपर का शीर्षक और सार स्पष्ट रूप से दावा करते हैं कि LK-99 कमरे के तापमान वाला superconductor है, लेकिन दूसरे पेपर का शीर्षक और सार ऐसा स्पष्ट रूप से नहीं कहते। हालांकि शब्दावली के लिहाज से LK-99 को superconductor मानने का लहजा है
[3] में आरोप यह है कि Young-Wan Kwon ने LK-99 टीम के बाकी लोगों की सहमति के बिना पहला पेपर प्रकाशित किया, खुद को तीसरे लेखक के रूप में जोड़ा, और बाकी चार लेखकों को हटा दिया। इसके बाद व्याख्या यह है कि LK-99 टीम के बाकी लोगों ने अपने पास मौजूद सामग्री जल्दबाज़ी में दूसरे पेपर में डालकर 2 घंटे बाद सार्वजनिक कर दी [4]। इससे यह समझ आता है कि एक ही समूह से एक ही दिन दो पेपर क्यों आए, लेखक सूची अलग क्यों है, और पहला नहीं बल्कि सिर्फ दूसरा पेपर ही अपडेट क्यों हुआ। मैं इस क्षेत्र का विशेषज्ञ नहीं हूं और मैंने हर पेपर सिर्फ एक बार पढ़ा है, लेकिन लगता है कि पेपरों की कई गलतियां और बिखरी हुई बातें भी इस संदर्भ में समझाई जा सकती हैं
इसलिए मैं इस खोज के सच हो सकने को लेकर सावधानीपूर्वक आशावादी हो गया हूं [5]। सोमवार रात तक arXiv पर मौजूद पेपरों की तस्वीर ऐसी लगती है कि एक रिसर्च समूह ने कठिन मैन्युफैक्चरिंग प्रक्रिया के जरिए कमरे के तापमान वाला superconductor बनाने और पहचानने में सफलता पाई, लेकिन उसे जल्दी सार्वजनिक करने पर मजबूर होना पड़ा। LK-99 को कमरे के तापमान वाला superconductor निष्कर्षित करने के लिए प्रमाण अभी बहुत कम हैं। लेकिन कोई एक replication failure भी यह साबित नहीं करता कि LK-99 superconductor नहीं है। अगर मैन्युफैक्चरिंग प्रक्रिया कठिन है, तो दर्जनों असफल reproductions और कुछ सफल reproductions आना स्वाभाविक होगा
सोमवार रात अमेरिकी समय के हिसाब से अपडेट करें तो LK-99 दावे पर दो और पेपर आ गए हैं, यानी कुल चार। तीसरा पेपर LK-99 समूह के नतीजों की प्रयोगात्मक reproduction में असफल प्रयास है; इसका शीर्षक “Semiconducting transport in Pb10-xCux(PO4)6O sintered from Pb2SO5 and Cu3P” है, और इसके सभी 9 लेखक बीजिंग की Beihang University के Materials Science विभाग से हैं; टाइमस्टैम्प सोमवार, 31 जुलाई, 16:13:05 UTC है [6]। चौथा पेपर LK-99 simulation है, जिसमें LK-99 और अन्य high-temperature superconducting materials के बीच समानता देखी गई है। शीर्षक “Origin of correlated isolated flat bands in copper-substituted lead phosphate apatite” है; इसके एक लेखक California के Lawrence Berkeley National Lab में Materials Science से हैं, और यह सोमवार, 31 जुलाई 2023 को 17:58:17 UTC पर सार्वजनिक हुआ [7]
[1] https://arxiv.org/abs/2307.12008
[2] https://arxiv.org/abs/2307.12037
[3] यह टिप्पणी मूल रूप से इस पोस्ट के जवाब में लिखी गई थी: https://news.ycombinator.com/item?id=36952499
[4] हालांकि यह भी सार्वजनिक रूप से पता नहीं लगता कि दूसरे पेपर को प्रकाशित करने पर सभी लेखकों ने सहमति दी थी या नहीं। हो सकता है समूह के कुछ लोगों ने इसे जल्दी में निकाला हो, और उतनी ही संभावना यह भी दिखती है कि किसी एक लेखक ने इसे स्वतंत्र रूप से अपलोड किया हो
[5] “सावधानीपूर्वक आशावादी” कहने का असल मतलब है “इतना उत्साहित और बेचैन था कि सुबह 3 बजे तक arXiv टाइमस्टैम्प मिलाता रहा”
[6] arXiv link: https://arxiv.org/abs/2307.16802
HN link": https://news.ycombinator.com/item?id=36951140
[7] arXiv: https://arxiv.org/abs/2307.16892
HN: https://news.ycombinator.com/item?id=36951815

  • हालिया इंटरव्यू के अनुसार Kwon इस साल की शुरुआत में ही कंपनी छोड़ चुके थे। इसके अलावा Auh के साथ मानी जा रही निजी बातचीत [1] को देखें तो लगता है कि Kwon को पहले ही संयुक्त 7-लेखक पेपर में लेखक का स्थान ऑफर किया गया था, लेकिन पहले arXiv submission के सार्वजनिक होने तक उन्होंने जवाब नहीं दिया था
    Kwon वास्तव में इस हंगामे से क्या चाहते थे, यह नहीं पता, लेकिन Kwon और अन्य लेखकों के बीच पहले से ही बड़ा अंतर था, और इस “leak” ने LK-99 के साथ उस अंतर को भी सतह पर ला दिया, यह स्पष्ट लगता है
    [1] यह पहले ही हट चुका है, लेकिन स्क्रीनशॉट दूसरी जगहों पर हैं, और व्याख्या खुद यहां बची हुई है: https://gall.dcinside.com/mgallery/board/view/?id=thesingularity&no=178098
  • यह भी कहा जा रहा है कि Nobel Prize केवल तीन लोगों को मिल सकता है, इसलिए इसमें राजनीतिक गणना शामिल रही हो सकती है
    अगर यह Nobel Prize तक जाता है, तो अच्छा होगा कि sportsmanship पर भी विचार किया जाए
  • मैं सहमत हूं कि इनाम के मुद्दे पर पहले से झगड़ा होना इस बात का मजबूत संकेत है कि इस खोज में शायद कुछ और भी है। हालांकि अगर यह सच में काम करता है, तो इससे जुड़े सभी लोगों को पर्याप्त प्रसिद्धि और पैसा मिलना चाहिए—अफसोस की बात है

दुनिया भर में lossless power grid, high-speed trains, fusion power plants और उड़ने वाली कारें सुनने में शानदार लगती हैं। बेशक, यह मानकर कि material सच में है और कभी बड़े पैमाने पर production संभव होगा। तब तक मैं skeptical रहूंगा

  • “Renegade Researcher” सच में इस्तेमाल हो सकने वाला expression होगा, यह नहीं सोचा था

  • वैसे भी यह सिर्फ preprint है; क्या यह इतना अहम है?
    peer review भी नहीं है, और discovery के दावे में preprint से कहीं ज़्यादा laboratory evidence अहम नहीं होता क्या

  • room-temperature superconductor के general implications जानना चाहता हूं। मुझे बस इतना पता है कि आम तौर पर ultra-low temperature चाहिए होता है; असल में इसका practical मतलब क्या है, जानना चाहता हूं

    • practical fusion reactor अभी तक न बना पाने की एक वजह यह है कि बहुत powerful electromagnets चाहिए होते हैं
      इसके लिए बड़े circular circuit में भारी current चलाना पड़ता है, लेकिन superconductors के बिना ऐसा करने पर इतनी heat बनती है कि पूरा सिस्टम पिघल जाएगा। मौजूदा superconductors से इसे बनाने की कोशिशें हैं, लेकिन उन्हें cryogenic temperatures या ultra-high pressure चाहिए। यह material शायद सस्ता और normal temperature/pressure पर मौजूद superconductor हो सकता है। fusion reactor में सीधे इस्तेमाल के लिए इसमें कमियां होंगी, लेकिन यह बेहतर superconductors बनाने का तरीका बता सकता है
    • ठंडे chips संभव हो जाएंगे। chips resistance की वजह से गर्म होते हैं, और superconductor की definition ही है कि उसका resistance 0 होता है। शायद यही इस company का intended application भी है
      patent की अगली line semiconductor manufacturing समझने वालों के लिए काफी suggestive है। “In addition, various energy sources used for deposition are not limited to chemical vapor deposition (CVD) using heat, but atomic layer deposition (ALD), sputtering, and thermal evaporation, e-beam evaporation, molecular beam epitaxy (MBE), pulsed laser deposition (PLD), etc. are also included without limitation as long as the raw material can be deposited.”
      listed methods semiconductor manufacturing में wafer पर material introduce करने के लिए इस्तेमाल होने वाले तरीके हैं। company के promo material में resistance को “copper से 1/10^4 कम” बताना भी अहम है, क्योंकि copper अभी chips में conductor के तौर पर इस्तेमाल होता है। पहले aluminium था, और यह अपने आप में भी एक दिलचस्प कहानी है: https://en.wikipedia.org/wiki/Copper_interconnects
      https://patents.google.com/patent/WO2023027537/en
    • electricity इस्तेमाल करने वाली हर चीज heat के रूप में waste नहीं करेगी, इसलिए बिजली कम लगेगी
      theory में ऐसे absurd computers संभव होंगे जो 1000GW चलाने पर भी गर्म नहीं होंगे, उड़ने वाली कारें, और power cables जिनमें transit के दौरान कोई loss नहीं होगा। इसलिए normal conditions में यह संभव है, यह बात भी अविश्वसनीय लगती है। material को लगभग जितना हो सके उतना ठंडा करके current को बाधित न करने देना, या उसे इतना compress कर देना कि वह हिल न सके और किसी weird state में चला जाए—यह समझ आता है, लेकिन अगर वह बस साधारण room में रखा हो तो वह पूरी तरह crazy material होना चाहिए
    • यह thread इसका कुछ हिस्सा cover करता है: https://twitter.com/Andercot/status/1685088625187495936

  • physics अच्छी तरह नहीं जानता, लेकिन सोच रहा हूं कि superconductivity चाहने की कोई खास वजह है क्या। सस्ता और बहुत अच्छा conductor काफी नहीं होगा? और LK-99 अगर superconductor हो भी, तो इसका मतलब यह नहीं कि वह computing में useful होगा, है न
    silicon से ज्यादा conductive materials तो ज़रूर होंगे, लेकिन mechanical properties या दूसरी physical characteristics की वजह से शायद उन्हें chips में इस्तेमाल नहीं किया जा सकता होगा

    • silicon की value अच्छे conductor होने में नहीं है। असल में natural state में यह insulator के ज्यादा करीब है। लेकिन सही materials मिलाने पर यह बहुत अच्छा semiconductor बन जाता है, जिससे current को आसानी से बहने देना या प्रभावी रूप से रोकना संभव होता है, इसलिए यह transistor के लिए अच्छा base बनता है
      यहां issue transistors के बीच की सामान्य wiring है, आम तौर पर copper wires, जो current flow होने पर heat जमा करती हैं। इसी वजह से chip के अंदर wiring कितनी dense रखी जा सकती है, इसकी limit लगती है। superconductor होने पर कहीं ज्यादा छोटे और तेज processors के साथ-साथ ऐसे designs भी संभव होंगे जिन्हें cooling की जरूरत नहीं होगी। RTX 4090 जैसे power-monster chip को phone में latest LLM local पर चलाते हुए imagine करें। दांव पर यही है, और इसी वजह से हर कोई original paper का author बनना चाहता है
    • अभी बहुत महंगी cooling चाहिए होती है, लेकिन superconductor होने पर कुछ चीजें practically बदल जाएंगी
      MRI room-temperature superconductor होने पर कहीं सस्ते, छोटे और common हो सकते हैं। magnetic levitation trains में superconductor magnetic field को repel करने वाले Meissner effect से objects को “levitate” कर सकता है, जिससे friction कम और energy efficiency बहुत ज्यादा होती है। quantum computing में अधिकांश designs को cooled superconductors चाहिए होते हैं, और portable quantum computers या existing computers के पास लगने वाले quantum chips के लिए room-temperature superconductor practically जरूरी है। जिस scale पर modern batteries ने EVs से smartphones तक को संभव बनाया, उसके ऊपर खड़े होने वाले technological innovation का scale भी वैसा ही हो सकता है
    • पहली बार observe हुआ room-temperature superconductor तुरंत practical होगा, इसकी संभावना कम है। LK-99 में lead है, जिसे consumer electronics से हटाने की कोशिश की जाती है
      अहम बात ऐसे material की verified discovery के बाद आने वाला investment और attention है। भारी research boom निश्चित रूप से बेहतर candidate materials पैदा करेगा। ideal end goal ऐसा material है जिसे मौजूदा superconducting tape की तरह इस्तेमाल किया जा सके, लेकिन cooling के बिना चले और हो सके तो non-toxic हो
    • impurities तो वैसे भी मौजूद होंगी, इसलिए practical तौर पर 0 resistance और बहुत low resistance के बीच कोई फर्क नहीं माना जा सकता। Quantum Energy Research Centre भी असल में resistance को 0 नहीं, बल्कि “copper के 1/10^4 से कम” बताता है, जो काफी practical expression है
      यह company खास तौर पर deposition-based thin film develop कर चुकी है, इसे देखते हुए computing intended application लगता है। details के लिए दूसरे comments देखें
    • computer में सिर्फ silicon wafer नहीं होता। board पर wiring से ही शुरू करें, अभी वह copper की होती है। लेकिन अगर वे wires 0 resistance से conduct कर सकें तो कैसा होगा

  • drawings और charts की quality इतनी खराब होना normal है क्या, पता नहीं। measurement equipment हो तो CSV export जितना तो संभव होना चाहिए, जिससे pixelated screenshot जैसी images की जगह proper externally generated graph बनाया जा सके

  • superconductors और materials science के बारे में बिल्कुल नहीं जानता; क्या कोई original paper और इस paper के फर्क को summarize कर सकता है? ChatGPT answer नहीं

  • मेरे हिसाब से यहाँ lifthrasiir सही लग रहे हैं: https://news.ycombinator.com/item?id=36953052