황화구리 착각론은 알다시피 상전이온도가 105도쯤으로 나타난다는 데서부터 시작한 것인데
자세한 내용은 누군가가 잘 정리해 놓았으니 참고:
그런데 황화구리 착각론이 가정하는 것은 제조와 실험의 프로세스를 무시한 '결과론'적이라는 것이다
"우연히 한 번에 만든 시료"가
1. 400k 아래 구간에서는 딱 한번 105도에서 상전이를 한다.
2. 측정한 저항이 상온에서 0이 나왔다
3. 측정한 ZFC-FC 자화율 그래프가 초전도체처럼 나왔다
4. 측정한 마이크로웨이브파 흡수 양상이 초전도체처럼 나왔다
이걸 가정하고 있으니 문제의식을 못 느끼는건데
퀀텀에서 주장하는 수천번, 아니 수백번이나 수십번만에라도 저렇게 완전한 시료가 탄생하기 매우 힘들다는 걸 우리는 잘 안다
현실은 "수많은 시행착오 속에 만든 시료"가
1. 400k 아래 구간에서 여러번 저항을 올리는 불순물과 마주해야 하고
2. 저항이 높은 분순물이 포함되거나 도핑이 틀려지면 때로는 부도체기도 하고 반도체기도 하다
3. 자성이나 ZFC-FC 그래프는 복합 자성에 의해 일관성이 없고 복잡한 형태를 띨 것이다
즉 이 제조 과정은 "불순물과의 전쟁"이 될 수 밖에 없다.
"불순물과의 전쟁"은 특허나 논문에서도 수없이 확인할 수 있는데, 이 때문에 황화구리 착각론은 강력하게 부정될 수밖에 없다.
그 근거들을 몇개 정리해본다
1. EPR 검사에서 황화구리의 이력 그래프는 초전도체와 착각할 수 없을만큼 차이가 난다.
(이 논거는 EPR 검사에 대해 정리된 글이 있는데 댓글까지 보면 된다.)
2. 저항을 올리는 주범인 황화구리는 초전도와 상극인 초이온 상전이를 한다.
처음 황화구리 상전이 얘기가 나왔을 때 단순한 MIT나 IMT 상전이를 한다고 생각했었는데
Prashant Jain 박사가 확인해준 사실은 105도 (375K) 쯤에 황화구리가 초이온 상전이를 하고
양이온들이 강하게 진동하거나 자유롭게 돌아다닐 수 있는, 초전도 상태와 상극인 상태가 만들어진다.
https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc842508/m2/1/high_res_d/1051268.pdf
심지어 황화구리의 입자 크기에 따라 최소 315k부터 상전이를 일으키기도 하는데
위 그래프를 보면 황화구리는 315K에서 미세 나노입자들은 상전이를 일찍 시작하고 일정이상 큰 입자들은 375K쯤에서 상전이를 한다
이 사실은 퀀텀의 특허에 나오는 불순물에 의한 저항의 증가가 315K 쯤과 375K쯤에 증가하는 것과 묘하게 일치한다.
물론 저게 진짜 황화구리의 불순물 효과인지, 특허에서 추정하는 전자 구조의 차이에 의한 Tc가 서로 다른 초전도상 때문인지 입증은 이르다.
분명한건 매끄러운 임계온도 400K까지 가는 그래프를 얻기 위한 난관이 많이 존재하고 불순물의 존재를 인지하고 있었고 인지할 수밖에 없다는 것이다
3. 세번째 근거는 DFT 등 이론 논문에서 드러난 정확한 도핑의 어려움이다
우리가 국내외의 많은 실험들에서 제대로 만든듯한 경우가 극히 드물다는걸 이미 알고 있지만, 실제로 이론으로 분석해봐도 정확한 도핑의 결과물은 나오기 힘들다.
중국의 선양국립재료과학연구소라는 곳에서 쓴 논문을 스페인의 프란치스코 비야토로 박사가 다룬적이 있다.
https://arxiv.org/abs/2308.11766
Symmetry breaking induced insulating electronic state in Pb$_{9}$Cu(PO$_4$)$_6$OThe recent experimental claim of room-temperature ambient-pressure superconductivity in a Cu-doped lead-apatite (LK-99) has ignited substantial research interest in both experimental and theoretical domains. Previous density functional theory (DFT) calculations with the inclusion of an on-site Hubbard interaction $U$ consistently predict the presence of flat bands crossing the Fermi level. This is in contrast to DFT plus dynamical mean field theory calculations, which reveal the Mott insulating behavior for the stoichiometric Pb$_{9}$Cu(PO$_4$)$_6$O compound. Nevertheless, the existing calculations are all based on the $P6_3/m$ structure, which is argued to be not the ground-state structure. Here, we revisit the electronic structure of Pb$_{9}$Cu(PO$_4$)$_6$O with the energetically more favorable $P\bar{3}$ structure, fully taking into account electronic symmetry breaking. We examine all possible configurations for Cu substituting the Pb sites. Our results show that the doped Cu atoms exhibit a preference for substituting the Pb2 sites than the Pb1 sites. In both cases, the calculated substitutional formation energies are large, indicating the difficulty in incorporating Cu at the Pb sites. We find that most of structures with Cu at the Pb2 site tend to be insulating, while the structures with both two Cu atoms at the Pb1 sites (except one configuration) are predicted to be metallic by DFT+$U$ calculations. However, when accounting for the electronic symmetry breaking, some Cu-doped configurations previously predicted to be metallic (including the structure studied in previous DFT+$U$ calculations) become insulating. Our work highlights the importance of symmetry breaking in obtaining correct electronic state for Pb$_{9}$Cu(PO$_4$)$_6$O, thereby reconciling previous DFT+$U$ and DFT+DMFT calculations.arxiv.orghttps://arxiv.org/abs/2308.11766
이 이론 논문이 대단한 것은
1) 가장 최신 업데이트된 정확한 납 아파타이트 구조를 적용했고
2) LK-99의 알려진 성분으로부터 납이 딱 하나 부족한 구조를 만들고, 구리가 도핑될 수 있는 44개 경우에 대해서 분석을 했으며
3) 단순 DFT 뿐만아니라 ESB(Electronic Symmetry Breaking)이라는 요소까지 고려해서 다양한 시뮬레이션을 돌렸다는 점이다.
그래서 그 결과는 아래와 같은데, 44개의 경우 중
파란색은 부도체고 빨간색 점들이 (초전도 가능성이 1이라도 있으려면 필요한 조건인) 도체(metallic)로 예측되는 케이스들이다.
그리고 동그라미는 기존 DFT이고 네모는 DFT에 ESB까지 적용한 경우인데
이미 도체가 되기 위한 에너지 준위가 매우 높다는 걸 알 수 있는데
DFT로 계산했을 때 cfg 28정도가 그나마 에너지 준위가 낮으므로 가능성이 높을거라고 봤는데
ESB까지 다 고려하면 cfg28로는 부도체가 되어버리고 연이어 cfg31까지 부도체라서 결국 cfg32부터 cfg44까지만 가능성이 있고, 그중 cfg 39도 부도체라는 부정적인 사실을 알게 됨.
이게 그래서 '원래 에너지 준위가 높음' + '가능성 있는 도핑은 매우 드물다'의 조합으로 제대로 만들어지는 양이 매우 적을 수 밖에 없다는 결론임.
4. 마지막 근거는 저저항 측정치의 존재인데, 꼭 저항이 0이 아니더라도 어지간하면 퀀텀측에 유리한 조건이 될 수 있다:
1) 퀀텀에서는 노이즈를 고려한 저항 0이 측정되었다고 주장하는데, 이걸 받아들인다면 위의 다른 논거가 필요없어질 정도로 초전도체가 확실하다
2) 1)을 믿지 못한다고 치고, 그럼에도 불구하고 통상 구리보다 낮은 저항이 측정되었다고 치면, 최소한 구리보다 저항이 낮은 신물질의 등장이란 의미가 된다. 그걸 초전도체라고 생각하는 것도 이상하지 않을 것이다.
3) 2)도 믿지 못한다고 치고, 그럼에도 불구하고 통상 황화구리보다는 상당히 낮은 저항이 측정되었다고 치면,
황화구리 불순물설이 다시금 위기에 봉착할 수 밖에 없는 것이, 황화구리는 일반적으로 흔한 칼코사이트(Chalcocite) 결정 형태 등 105도라는 임계온도 아래에서 부도체거나 저항이 매우 높다.
즉, 황화구리 불순물이 105도보다 높아져서 초이온 상전이를 하면 이온이 움직이면서 전도가 가능해지면서 오히려 저항이 낮아져야 한다.
그런데 실제 저항 그래프에는 105도에서 오히려 저항이 크게 올라간다. 말이 안된다.
이점을 Prashant Jain 박사가 정확히 지적을 했는데, 그래서 (황화구리 착각론을 유지하려면) 일반적인 황화구리로는 설명이 모순되고 Djurleite라고 하는 다른 결정 형태를 가정해야 한다고 했다.
하지만 Djurleite는 Cu-S 상전이 다이어그램을 보면 103.5+-0.5라는 황화(I)구리(Cu+Ch)과 달리 상전이 온도가 이보다 낮다.
최대가 한 95C (93+-2C) 쯤이다 (Dj로 표시)
아래 표에서도 Djurleite의 상전이 온도는 max가 93도이고 105도 근처는 Chalcocite가 유일한 걸 알 수 있다.
그러니까 사실은 Prashant Jain박사도 (황화구리 착각론을 살리기 위해) 어거지로 Chalcocite대신 Djurleite를 끼워 맞춘 것인데 실은 이마저도 제대로 들어맞지 않는 걸 알 수 있다.
황화구리 전문가의 근거로부터 황화구리 착각설이 논파되는 부분이다
사정없는 개추
추천. 나도 동일하게 생각함. 저항이 0인게 모순이 없으면 황화구리설은 이미 폐기임. - dc App
그럼 네이처 가면되지 왜 이러고 살음? ㅋㅋ
저항0을 해외에선 잘못측정했다 그러는데, R-T그래프를 잘못그려서 그렇지 저항0은 내가 검증했던 적절한 절차로 적정한 숫자가 튀어나온거임 - dc App
오 근거좀
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 몇시간 걸려서 썼냐?