- LK-99 श्रेणी के तांबे-प्रतिस्थापित lead apatite (CSLA) में 250 K से नीचे M-H hysteresis और 300 K से ऊपर ZFC-FC branching देखी गई, जिससे कमरे के तापमान के पास Meissner effect की संभावना बनी हुई है
- शोधकर्ताओं ने अत्यधिक copper doping से होने वाले ferromagnetism को कम करने के लिए Pb9.1Cu0.9(PO4)6S संरचना चुनी और co-precipitation, hydrothermal treatment, argon तथा oxygen वातावरण में sintering के जरिए sample तैयार किया
- 25 Oe पर सभी M-T curves ने diamagnetism दिखाया, लेकिन 200 Oe पर वे paramagnetism में बदल गए, जो पहले के low-field microwave absorption experiment में बताए गए Hc1 लगभग 30 Oe के अनुरूप है
- M-H measurements में 250 K, 200 K, 100 K पर ±500 Oe दायरे का signal कुल मिलाकर paramagnetic था, लेकिन 10 Oe से नीचे superconductor-जैसा hysteresis loop देखा गया
- sample के भीतर active component बहुत छोटा होने से signal बेहद कमजोर है, और XRD में residual oxides तथा copper sulfide interference की संभावना भी बची हुई है, इसलिए अधिक active component वाले scalable synthesis की जरूरत है
Meissner effect की पुष्टि करने का प्रयोगात्मक लक्ष्य
- पूर्ण diamagnetism, यानी Meissner effect, superconducting candidate का मूल्यांकन करने के बुनियादी मानदंडों में से एक है
- Meissner effect का आकलन करने के लिए आम तौर पर दो observations साथ चाहिए
- ZFC और FC measurements के बीच branching वाली diamagnetic M-T curve
- critical temperature से नीचे स्पष्ट critical magnetic field वाला superconductor-जैसा M-H hysteresis loop
- तांबे-प्रतिस्थापित lead apatite (CSLA), या LK-99, को room-temperature superconductor candidate के रूप में चर्चा में लाया गया था, लेकिन पूर्ण Meissner effect की पुष्टि अभी तक नहीं हुई है
- इस अध्ययन का फोकस पहले की रिपोर्टों में कमी रही dc hysteresis की प्रत्यक्ष observation पर है
- Lee आदि ने बड़ा diamagnetism रिपोर्ट किया था, लेकिन Habamahoro आदि ने इसकी व्याख्या Cu2S से उत्पन्न प्रभाव के रूप में की
- पहले के dc measurements में महत्वपूर्ण hysteresis loop नहीं था, और कुछ मामलों में वह केवल microwave conditions में देखा गया था
Sample निर्माण और magnetization measurement प्रक्रिया
- ferromagnetic signal को कम करने के लिए copper doping को समायोजित किया गया Pb9.1Cu0.9(PO4)6S sample डिजाइन और तैयार किया गया
- निर्माण निम्न क्रम में किया गया
- phosphate और lead sulfide को aqueous solution में co-precipitation से मिलाया गया
- pH 8 की शर्त पर 180°C, 24 घंटे high-pressure heating
- argon वातावरण में 900°C, 8 घंटे sintering
- तापमान को 500°C तक घटाने के बाद pure oxygen वातावरण में 48 घंटे अतिरिक्त sintering
- oxygen की उपस्थिति में room temperature तक cooling
- पिछली research के अनुसार, नवीन synthesis method में भी CSLA का superconducting component बहुत छोटा है, और critical magnetic field कुछ दर्जन Oe के स्तर पर कमजोर है
- मजबूत paramagnetic signal low-field superconductivity की संभावना को ढक सकता है, इसलिए sample purity महत्वपूर्ण है, लेकिन copper doping ratio कम करने पर observed signal भी कमजोर हो सकता है
- vortex glass phase के मजबूत memory effect के कारण, strong magnetic field के संपर्क में आया sample magnetization history को याद रख सकता है, इसलिए measurement procedure को सावधानी से डिजाइन करना पड़ता है
- dc magnetization measurement के लिए MPMS-3 SQUID का उपयोग किया गया, और manual positioning तथा Fixed Center dc moment data का इस्तेमाल हुआ
- बिना प्रारंभिक magnetization वाले relaxed sample में 25 Oe और 200 Oe की ZFC curves मापने के बाद, 300 K, 250 K, 200 K, 100 K पर M-H curves मापी गईं
- इसके बाद sample को 0 field पर demagnetize करके 10 K तक ठंडा किया गया, फिर ZFC-FC curves दोबारा मापी गईं ताकि superconducting और glass-phase memory effects की पुष्टि की जा सके
M-T curve में diamagnetism और memory effect
- M-T curves ने magnetic field sweep से पहले और बाद दोनों में स्पष्ट ZFC-FC branching दिखाई
- 25 Oe की स्थिति में सभी curves ने diamagnetism दिखाया
- 200 Oe पर paramagnetism दिखाई दिया
- यह low-field microwave absorption study में प्रस्तावित कम critical magnetic field Hc1 = 30 Oe से मेल खाता है
- initial magnetization के बाद की ZFC curve पहले की तुलना में नीचे चली गई, और लगभग 100 K के पास स्पष्ट kink दिखाई दिया
- क्योंकि अंतिम field sweep 100 K पर की गई अवस्था में cooling हुआ था, यह kink glass-phase memory effect को दिखाता है
- लगभग 250 K के पास भी एक transition point है, जिसे critical temperature Tc माना जा सकता है
- 200 Oe पर 50 K से नीचे curve नीचे की ओर मुड़ती है, जिससे glassy behavior और स्पष्ट दिखता है
कम magnetic field पर दिखा M-H hysteresis
- 250 K, 200 K, 100 K पर मापी गई M-H curves ने strong-field region में मूलतः paramagnetic signal दिखाया
- 10 Oe से नीचे superconductors में सामान्यतः दिखने वाला hysteresis loop स्पष्ट रूप से देखा गया
- sample के भीतर active part बहुत छोटा होने के कारण raw data का signal-to-noise ratio तुलनात्मक रूप से कम है
- 250 K से ऊपर के तापमान पर hysteresis की पुष्टि नहीं की जा सकी
- magnetic field को forward और reverse direction में sweep करने पर asymmetry दिखाई दी
- 0 field के पास negative peak, positive peak की तुलना में अधिक sharp है
- यही asymmetry microwave absorption में भी देखी गई थी
- पहला field sweep forward direction में था, और संभव है कि sample ने संबंधित vortex current उत्पन्न कर उसे याद रखा हो, लेकिन इसकी आगे पुष्टि चाहिए
Initial magnetization, XRD, और बाकी अनिश्चितताएँ
- hysteresis loop में 25 Oe पर magnetization positive है, लेकिन M-T curve में यह negative दिखता है, इसलिए initial magnetization curve व्याख्या का प्रमुख variable बनकर उभरती है
- initial magnetization curve और पहली reverse sweep curve को अलग से देखने पर, initial curve में 50 Oe से नीचे magnetization negative है
- यह एक असामान्य magnetization mechanism की ओर संकेत करता है
- room temperature पर भी hysteresis मौजूद है, और branching point लगभग 350 Oe है
- ऐसा hysteresis microwave absorption में भी दिखा था, और इसे vortex glass phase से उत्पन्न माना गया है
- कम तापमान पर branching point बढ़ता है और low magnetic field पर peak दिखाई देती है, जिससे Meissner phase की मौजूदगी संभव लगती है
- XRD data को Materials Studio के Reflex module से refine किया गया, और यह apatite की P63/m structure विशेषताओं के अनुरूप है
- 25–27° और 30–40° दायरे में छोटे mismatch हैं, जो residual oxides से उत्पन्न हो सकते हैं
- pure oxygen वातावरण में लंबे समय तक sintering के बावजूद synthesis प्रक्रिया में sulfur तत्व जानबूझकर जोड़ा गया था, इसलिए cuprous sulfide interference को पूरी तरह हटाना मुश्किल है
- CSLA के diamagnetism की जांच M-T curve और M-H hysteresis loop दोनों में की गई, और observation 250 K तक संभव रही
- 300 K से ऊपर भी ZFC-FC branching मौजूद है, इसलिए room-temperature superconductivity की observation की संभावना बनी हुई है, लेकिन मौजूदा sample का signal बहुत कमजोर है, इसलिए अधिक active component वाले scalable sample synthesis की जरूरत है
1 टिप्पणियां
Hacker News की राय
थोड़ा बैकग्राउंड जोड़ें तो, चीन की दो टीमें सार्वजनिक रूप से LK-99-व्युत्पन्न room-temperature superconductor को ट्रैक कर रही थीं, जिन्हें मनमाने ढंग से “उत्तरी चीन टीम” और “दक्षिणी चीन टीम” कहा गया था
उत्तरी चीन टीम का नेतृत्व बीजिंग के Hongyang Wang कर रहे थे, और दक्षिणी चीन टीम का नेतृत्व Guangzhou के Yao Yao कर रहे थे
दोनों टीमों की synthesis और analysis विधियां अलग थीं: उत्तरी चीन टीम ने hydrothermal synthesis और SQUID measurements का इस्तेमाल किया, जबकि दक्षिणी चीन टीम ने solid-state synthesis और EPR measurements का इस्तेमाल किया
यह पेपर दोनों पक्षों का संयुक्त पेपर है; उन्होंने एक-दूसरे के परिणामों को reproduce किया है, और पेपर में यह बात धुंधली है, लेकिन behind-the-scenes पोस्ट में साफ बताई गई है
उन्होंने superconductivity का स्पष्ट signal measure किया; 250 K पक्का है, लेकिन 300 K पक्का नहीं, इसलिए “near room temperature” लिखा गया है
“possible” शब्द behind-the-scenes पोस्ट को देखें तो असल में लगभग विनम्र अभिव्यक्ति जैसा है
दिलचस्पी हो तो behind-the-scenes पोस्ट जरूर पढ़ने लायक है: https://www.zhihu.com/question/637763289 यह चीनी में है, और Hongyang Wang 真可爱呆 हैं, Yao Yao 洗芝溪 हैं
पिछली बार भी “संभावित Meissner effect” था, लेकिन आखिर में वह diamagnetism निकला
अतिरिक्त सबूत जमा होने तक conservative रहने में कोई नुकसान नहीं है
“superconductivity का पहला नियम: theoretical physicists से दूर रहो।” लगता है नियम तोड़ने के लिए ही होते हैं
एक हिस्सा यह भी है कि कई सालों से शराब नहीं पी थी, लेकिन पिछले शुक्रवार experimental results की तस्वीरें और real-time measurements लगातार भेजे जा रहे थे, तो हर एक मिलने पर एक drink पीता गया और पूरी तरह ढह गया, फिर छात्र उसे पीठ पर उठाकर वापस ले गए—यह सोचकर शर्मिंदगी होती है
क्योंकि LK-99 fake था, फिर भी उसके variants बनाने की कोशिश करते हुए अनगिनत प्रयासों में संयोग से कोई working compound मिल गया—यह मानना पड़ेगा
यह किसी पूरी तरह अलग और अभी valid research stream से निकलने की तुलना में कम convincing है
विज्ञान और तकनीक के इतिहास में इससे भी अजीब चीजें हुई हैं, लेकिन बहुत ज्यादा नहीं
यहां current का मतलब बिजली की धारा और “वर्तमान” दोनों पर wordplay है
यह भी जानना चाहता हूं कि इस effect के लिए कितना pressure चाहिए, और क्या ऐसे अन्य conditions हैं जो practical उपयोग को सीमित करती हैं
250 K यानी -23°C, या -9°F—एक ठंडे winter day जैसा—इसलिए इसे सचमुच लगभग room temperature कहा जा सकता है
अभी STP, यानी standard temperature और pressure 0°C/1 atm, नहीं है, लेकिन शायद जल्द हो सकता है
https://www.indstate.edu/cas/chem_phys/filling-nmr-magnet
मौजूदा superconductors को helium से cool करना महंगा है और equipment भी बड़ा होता है
अगर superconductor को छोटे Peltier cooler या सामान्य refrigerator-style setup से ठंडा किया जा सके, तो यह बहुत बड़ा फायदा होगा
Texas के हिसाब से -9°F को लगभग room temperature मानना मुश्किल है, लेकिन freezer कभी-कभी इतना नीचे चला जाता है
हौसला बढ़ाने वाली बात यह है कि सिर्फ एक वास्तविक उदाहरण सही साबित होना काफी है
बस एक ही चाहिए, और लगता है हर साल हम उसके करीब आते जा रहे हैं
देखना होगा कि क्या उसमें wires या sheets बनाने लायक ductility है, क्या वह जल्दी corrode होता है, लंबे समय तक stable है या नहीं, और क्या वह दूसरी metals के साथ बहुत आसानी से alloy बनाता है
materials में manufacturing और use, दोनों contexts में महत्वपूर्ण बहुत सारी properties होती हैं; कुछ समस्याएं दूसरे processes से ठीक की जा सकती हैं, लेकिन सभी नहीं
फिर भी अगर कोई एक मिल जाए, तो यह संभावनाओं से भरे कमरे का दरवाजा लात मारकर खोलने जैसा होगा
जब तक independent reproduction न हो, यह science नहीं है
उससे पहले यह कुछ ऐसा है: “दिलचस्प है, लेकिन जब तक कोई और यह न दिखा दे कि यह manipulation नहीं है, विश्वास नहीं किया जा सकता”
जब भी कोई थोड़ा अलग तरीके से करके दावा करता है कि यह काम करता है, counter फिर reset हो जाता है
room-temperature superconductivity बहुत बड़ा breakthrough होगा, लेकिन real product बनने से पहले पार करने के लिए अभी बहुत barriers बाकी हैं
magnet के नीचे sample तैरता दिखाने वाली तस्वीर का link: https://nitter.net/pronounced_kyle/status/174272502945091611...
LK-99 की “levitation” photo को समझाने वाली प्रसिद्ध theories में से एक यह है कि material खुद diamagnetic है, इसलिए magnet को repel करता है, लेकिन उसमें iron impurities हैं, इसलिए वह magnet की ओर attract भी होता है
इसलिए छोटे टुकड़े के एक कोने पर iron का tiny piece चिपक जाता है और magnet से लग जाता है, जबकि बाकी अधिकांश हिस्सा repel होकर केवल एक कोना छूते हुए “आधा तैरता” दिखता है
समय के साथ आप samples का एक consistent shape पहचानने लगते हैं: वे तिरछे होकर लगभग तैरते लगते हैं, लेकिन पूरी तरह नहीं तैरते
साथ ही, अंधेरे कमरे में aperture ज्यादा खोलकर photo लेने पर, sample जहां magnet को छूता है वह point optically blur हो सकता है
खासकर बहुत छोटे samples की macro photos ऐसे effects के प्रति vulnerable होती हैं, इसलिए असल में touch कर रहे होने के बावजूद आंखों को दिखाई देने वाला “gap” लग सकता है
बेहतर focus या focus stacking से ली गई photo में अब भी magnet से contact का छोटा point दिख जाएगा
अगर मैंने ठीक समझा है, तो यह hysteresis phenomenon भी sample में बहुत थोड़ी iron contamination की वजह से हो सकता है, ऐसा नहीं लगता?
ferromagnetic hysteresis temperature बढ़ने पर बड़ा होता है, लेकिन यहाँ कम temperature पर hysteresis ज्यादा strong है
low temperature पर observe किए गए hysteresis का magnitude भी इतनी बड़ी है कि उसे undetected contamination से समझाना मुश्किल है
ऊपर से researchers ने sample को उल्टा पूरी तरह levitate करते हुए photo पोस्ट की है, और इसे किसी और तरह से explain करना काफी मुश्किल है
जटिल जवाब: हो सकता है संभव हो
copper sulfide कई अजीब phenomena दिखाता है, और unexpected तरीकों से ferromagnetism को प्रभावित करना भी बहुत आसान है
sample में काफी iron होने की संभावना को भी पूरी तरह खारिज नहीं किया जा सकता, और room-temperature superconductor के इर्द-गिर्द मौजूद भारी incentive data को bias करने या सीधे fabricate करने का strong temptation बन जाता है: https://www.science.org/content/article/plagiarism-allegatio...
वह मेरा alma mater है, इसलिए मन खराब होता है
जब तक Anton Petrov इस पर video नहीं बनाते, यह असली नहीं है
उसके बाद PBS वाले videos देखता हूँ, और कभी-कभी Sabine को भी, लेकिन उन्हें 100% accuracy या कम-से-कम verification की उम्मीद से नहीं देखता
LK-99 मामले को थोड़ा follow करने पर लगा कि असली Meissner effect में magnet के ऊपर तैरना और छूने पर दूसरी position बनाए रखना (https://youtu.be/F9ukYM4cSOk?t=11) LK-99 के diamagnetic behavior से काफी अलग दिखता था
LK-99 में एक सिरा magnet को छूता था और बस थोड़ा हिलता था
जब तक ऊपर वाले video जैसा कुछ नहीं दिखाते, मैं skeptical रहूँगा
मैं अभी Finland में हूँ और यहाँ -30°C है, तो copper-substituted lead apatite वाले जूते हों तो magnetic levitation से office जा सकता हूँ
विश्वास करना चाहता हूँ, सच में विश्वास करना चाहता हूँ
मैं भी शामिल हूँ
disease, poverty, energy, mobility, entertainment—सब कुछ सस्ता और abundant हो जाए, please यह सच निकले
250 K यानी -23.15°C है
आज संयोग से Moscow का weather search किया तो -23°C से -26°C था
room temperature कहना मुश्किल है, लेकिन कुछ शहरों में यह बाहर का temperature तो होता है
सामान्य winter -10°C से ऊपर रहता है