Wenn Sie daran interessiert sind, Ihre eigene Charge des supraleitenden Materials LK-99 herzustellen, das weltweit für Schlagzeilen sorgt, werden Sie möglicherweise von der Komplexität und Unklarheit des Verfahrens überrascht sein. Und wie wir weiter unten näher erläutern werden, könnte es für Sie auch schwierig sein, einige der benötigten Materialien zu beschaffen.
Wenn eine Person in den Wirbeln des LK-99-Supraleiter-Dramas, wie es in den USA passiert, gestanden hat, dann ist diese Person Andrew McCalip. McCalip, der Forschungs- und Entwicklungsingenieur des in Kalifornien ansässigen Unternehmens Varda Space Industries, stand an der Spitze der öffentlichen, unabhängigen Replikationsbemühungen rund um den zufälligen Supraleiter und veröffentlichte seine Arbeit über Twitter und Open Source Live-Streaming des Kochvorgangs über Twitch – eine relativ seltene Großzügigkeit. Aus seinem Verfahren können wir weitere Informationen über die schwer fassbare Verbindung LK-99, ihren Syntheseprozess, die Schwierigkeit dieses Prozesses angesichts der Einschränkungen bei einigen der erforderlichen Materialien und den im Original beschriebenen etwas „fleckigen“ Herstellungsprozess gewinnen Koreanisches Papier. Sie können seine Bemühungen in den beiden Bildalben unten sehen.
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Das Hauptproblem bei der Replikation ergibt sich aus dem unklaren Prozess, der im koreanischen Originalpapier beschrieben wird – die Dokumentation zur Herstellung des Materials ist unglaublich vage. Diese Tatsache wird durch die Aufregung um Replikationsversuche deutlich, hat aber auch zu einem wahren Friedhof fehlgeschlagener Proben in McCalips Besitz geführt.
Materialwissenschaftler werden Ihnen sagen, dass zu den wesentlichen Daten für Backprozesse die Temperatur (ca. 725 °C im Vakuum), die Backdauer und die Temperaturen gehören (das Papier gibt eine Backzeitspanne von 5 bis 24 Stunden an). , was, wie Sie sich vorstellen können, viele Fehler mit sich bringt) und der Abschreckgeschwindigkeit (d. h. wie schnell sollte die Temperatur der Proben zum Absinken gezwungen werden).
Die Löschrate wird in der ursprünglichen koreanischen Veröffentlichung nicht einmal erwähnt, was McCalip (und vermutlich auch andere Replikatoren) dazu veranlasste, eine Art russisches Roulette durchzuführen, das zu mehreren unterschiedlichen, fremdartig aussehenden Proben der LK-99-Verbindung führte – und eine Reihe zerbrochener Ampullen mit Protoversuchen zur Synthese der Verbindung. McCalip schätzt, dass zwei Drittel der gebackenen Fläschchen aufgrund fehlender detaillierter Informationen zum Herstellungsprozess Ausschuss sind, eine „Renditegrenze“, mit der auch andere Forscher zu kämpfen haben werden.
Wie wir bereits erwähnt haben, handelt es sich bei LK-99 um eine Verbindung, die durch die Reaktion von Bleisulfat mit einer Kupfer-Phosphor-Verbindung entsteht. Die Zutaten sind normalerweise einfach zuzubereiten – roter Phosphor und Kupfer zur Synthese von Kupferphosphid sowie Bleisulfat und Bleioxid, die zusammen ein Mineral namens Lanarkit bilden.
Nach derzeitigem Kenntnisstand führt die Zugabe von Kupfer zum Lanarkit-Backprozess dazu, dass einige der Bleiatome in einem unvorhersehbaren und derzeit unkontrollierbaren Verhältnis durch Kupferatome ersetzt werden. Es scheint, dass es diese Kupferatome sind, die Blei verdrängen, was zu den supraleitenden Eigenschaften von LK-99 führt (aufgrund der Entstehung von sogenannte Fermi-Bänder), manifestiert sich im charakteristischen entstehenden Magnetismus (dank des Meissner-Effekts) und im Nullwiderstand gegenüber elektrischer Leitfähigkeit (der größte Teil des Dramas um LK-99 dreht sich heute jedoch darum, dass seine angebliche Supraleitung bei Raumtemperatur noch nicht reproduziert wurde).
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Vielleicht weniger optimistisch ist jedoch, dass die Aufregung um LK-99 – und seine nahezu „Küchenarbeitsplatten“-Herstellungsanforderungen – eine ahnungslose weltweite Lieferkette zum Austrocknen gebracht haben.
Wie McCalip es ausdrückte, war es relativ schwierig, sich einen der besonderen Inhaltsstoffe, roten Phosphor, zu sichern, da es sich um eine kontrollierte Substanz handelt, die auch zur Synthese von Morphinderivaten verwendet werden kann. Aber die gebündelte Intelligenz von Twitter kam zu dem Schluss, dass er sich über ein lokales kalifornisches Labor eine Lieferung Kupferphosphid (weniger Syntheseschritte) sichern konnte. Ihm zufolge gelang es ihm auch, einen Nachschub aus Polen zu sichern, bevor der Nachschub versiegte, was möglicherweise von Bedeutung für die weltweiten Bemühungen ist, LK-99 zu reproduzieren und besser zu verstehen.
Aufgrund der relativ günstigen und reichlich vorhandenen Grundmineralien ist es unwahrscheinlich, dass sie auf lange Sicht zu Engpässen bei der LK-99-Produktion in großem Maßstab führen werden (falls das der tatsächliche Weg ist, auf dem wir uns befinden). Aber die weltweite Lieferkette ist nicht auf plötzliche, vom „schwarzen Schwan“ verursachte Nachfragesprünge vorbereitet, was bedeutet, dass der aktuelle Straßenpreis für Kupferphosphat steil in Richtung des Verhältnisses von 20.000 US-Dollar pro Kilogramm gestiegen ist. Es gibt ein Szenario, in dem der Engpass bei der Mineralversorgung die Forschungsbemühungen behindern könnte; Bedauerlicherweise ist die Welt der Mineralien und Chemie anfällig für Horter von Angeboten, die auf schnellen Gewinn abzielen, obwohl es sich um einen weitaus besser regulierten Bereich handelt als beispielsweise den Kauf von GPUs und Spielekonsolen. Glücklicherweise.
Am Ende führten die Replikationsversuche von McCalip und Varda zu einer kleinen, ahnungslosen Flocke von LK-99, die die gleiche durch den Meissner-Effekt induzierte Magnetschwebebahn zeigte – das erste gemeldete „schwebende Gestein“ in US-Boden, das an die University of South California geschickt wird (USC) für zusätzliche Tests. Sie können dies in Aktion sehen, indem Sie den folgenden Tweet erweitern.
Meissner-Effekt oder Pleite: Tag 8.5Wir haben die Steine gemacht pic.twitter.com/ygVOATBaHD4. August 2023
Alles in allem ist das kein schlechtes Ergebnis für eine „ein paar Tage“-Arbeit: McCalip ist es gelungen, als Erster auf US-amerikanischem Boden tatsächlich etwas zu demonstrieren, das wie eine Meissner-Effekt-Levitation auf der LK-99-Flocke aussieht, die er synthetisiert hat. Aber angesichts der aktuellen Aussichten auf die Versorgung mit bestimmten Materialien scheint es, dass es anderen DIY-Replikatoren schwer fallen wird, „ihren eigenen LK-99 zu besitzen“. Vielleicht ist es am besten zu warten, bis der Herstellungsprozess in den Replikationspapieren genauer beschrieben wurde. Der Fluss um LK-99 ist immer noch chaotisch und verwirrend, aber dieser Nebel wird sich zwangsläufig auflösen – auf die eine oder andere supraleitende, schwebende Weise
Tom’s Hardware hat versucht, Andrew McCalip für einen Kommentar zu kontaktieren, aber wir haben noch keine Antwort erhalten. Wir werden aktualisieren, wenn wir mehr erfahren.