Is LK-99 a Superconductor After All? New Research and Updated Patent Say SoNot even the scientific community seems to know at this point.www.tomshardware.com
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LK-99는 결국 초전도체일까요? 새로운 연구와 업데이트된 특허가 이를 증명합니다By 프란시스코 피레스 게시
현재로서는 과학계조차도 이 사실을 알지 못하는 것 같습니다.
이달 초, 과학계는 상온 초전도체로 추정되는 LK-99라는 물질에 대한 획기적인 발견 소식으로 떠들썩했습니다. 고려대학교의 이석배 교수와 김지훈 교수가 발견한 이 물질이 제대로 작동한다면 전력 공급부터 슈퍼컴퓨터까지 모든 분야에서 획기적인 발전을 이룰 수 있을 것으로 기대되었습니다. 그러나 수많은 과학자들이 이석배와 김지훈의 연구 결과를 재현하려다 실패한 후, 세상은 흘러간 듯합니다.
하지만 초전도체 분야는 빠르게 변화하는 분야입니다. 새로 발표된 인쇄 전 이론 연구들은 일반적으로 LK-99가 초전도체가 되는 데 필요한 특성을 가지고 있다는 것을 계속 뒷받침하고 있으며, 이제 인터넷 탐정들이 LK-99 특허의 원본에 대한 한국어 업데이트를 발견했습니다. 이 문서에는 합성 과정에 대한 자세한 내용(그리고 새로운 의문점)이 담겨 있으며, 한국인 최초 저자가 발견의 중요성(그리고 진실성)을 재확인하는 내용도 포함되어 있습니다.
안타깝게도 아직 우리에게 남은 것은 LK-99에 대한 불완전한 그림이며, 일부 사람들이 생각하는 것보다 훨씬 더 많은 이해 노력이 필요한 것처럼 보입니다. 하지만 이 논문에는 LK-99의 저항을 나타내는 그래프가 있습니다. 결정적으로, 그래프에 따르면 저항이 0으로 떨어집니다.
위의 그래프는 일반적으로 초전도체에서 예상할 수 있는 상전이 임계 온도(Tc) 주변의 저항률 절벽을 보여줍니다. 물론 그래프는 그리기 쉽지만, 그래프에서 도출되는 결과를 재현하기는 더 어렵습니다. (이미지 출처: 이석배 외)
업데이트된 특허 자체부터 살펴보겠습니다. 이 특허는 LK-99에서 관련 초전도 비트를 합성하는 두 가지 기술을 설명합니다. 그 중 하나는 우리가 이미 알고 있는 기술입니다. 고체 합성은 인터넷을 통해 우리가 따랐던 과정이며, 대부분의 과학자들이 원본 논문의 정말 나쁜 레시피를 복제하려고 시도하는 데 사용하는 방법입니다. 이 방법은 구리가 도핑된 납 아파타이트의 결정과 같은 최종 화합물(산화납과 황화납을 각각 반응시키고 구리와 인을 반응시켜 만든 화합물인 라나카이트와 인화구리를 혼합)을 얻기 위해 LK-99 내의 여러 화합물을 반응시키는 과정을 포함합니다.
실제 제조법에는 이미 여러 가지 문제가 있었지만, 업데이트된 특허는 혼합물에 실리콘(우리가 잘 알고 있는 실리콘)을 갑자기 포함시킴으로써 방정식에 또 다른 변수를 던졌습니다. 또한 실리콘이 어떻게 거기에 들어갔는지, 실리콘이 초전도 자체와 얼마나 관련이 있는지도 불분명합니다(초전도와 관련이 있다면 현재로서는 전혀 관련이 없는 것 같습니다). 이석배가 이끄는 한국 팀이 제대로 된 문서를 제공하지 못하는 패턴이 있는 것 같습니다. 공평하게 말하자면, 기계 번역의 속도에 밀려 중요한 세부 사항이 누락되었을 수도 있고, 겉보기에 모든 것을 정리한 것처럼 보이는 속도에 밀려 중요한 세부 사항이 누락되었을 수도 있습니다.
동시에 저자들은 납-인회석 화합물이 일반적으로 절연체(전류가 흐르지 못하게 하는, 우리가 여기서 달성하려는 것과 정반대되는)라는 사실을 인정합니다. 하지만 연구진은 LK-99 내에서 납 원자를 구리 원자로 대체하는 구리 도핑이 초전도 기능을 구현하는 데 핵심적이라고 강조합니다(산소 원자도 중요한 것으로 보입니다). 이 가능성에 대해서는 이미 여기에서 수율(합성 공정을 통해 생산되는 초전도 물질의 비율) 문제와 함께 자세히 다루었습니다. 업데이트된 특허에 따르면 이 교수팀은 48.9%의 초전도 납 아파타이트, 40%의 비초전도 납 화합물, 11.1%의 구리 화합물의 비율로 샘플을 만들었습니다.
초전도 화합물과 비전도 화합물의 이러한 공존은 특정 LK-99 인터넷 동영상에서 외부 자기장이 초전도 화합물이 아닌 부분(납 인회석이 아닌 모든 것)을 통해 초전도 화합물을 관통하여 제자리에 고정시키는 '플럭스 피닝'이라는 현상을 보여주는 이유일 수 있습니다.
그러나 이석배의 연구팀은 고체 합성을 통해 LK-99의 (추정) 초전도성을 발견한 것은 아닌 것으로 보입니다. 이 기술은 기상 증착이라는 기술을 통해 이루어졌습니다. 이 기술을 통해 동일한 화합물을 반응시켰지만, 목표는 LK-99 결정으로 끝나는 것이 아니라 반응의 증기가 유리 구조에 모이게 하여 화합물의 얇은 필름을 만들 수 있도록 했습니다. 석배와 그의 연구팀에 따르면 이 박막은 섭씨 100도~400도 온도 범위에서 만들어지며, 낮은 온도 영역에는 황화납(PbS)의 검은색 막이, 높은 온도 영역에는 라나카이트(Pb2SO5)의 흰색 막이, 중간 영역에는 납 아스파타이트의 회색 막이 형성된다고 합니다.
저자들은 이 미크론 두께의 회색 납 인회석 막에서 상온, 상압 초전도가 발생한다고 주장합니다. 저자들은 또한 철(Fe) 및 기타 원소의 불순물도 합성 과정에서 발생하며, 이러한 불순물은 강자성 및 반자성의 잘 알려진 원천이며, 다른 연구에서 이미 발견되고 복제된 특징 중 일부라고 선제적으로 언급합니다.
그러나 이러한 결과를 LK-99가 실패했다는 증거로 간주하는 것은 시기상조일 수 있습니다. 저자에 따르면, 이러한 자기적 특징 때문에 실제 마이스너 효과가 작동하는 것을 보기가 더 어렵고, 조심스럽지 않은 사람들은 LK-99의 공중부양 기능이 이러한 유형의 자력에서 끝났다고 가정합니다.
저자에 따르면 LK-99가 상이 전환되는 임계 온도(Tc) 교차점은 섭씨 ~125도, ~80도, ~50도의 세 가지가 있습니다(두 번째 노란색 화살표는 Tc I, 첫 번째 노란색 화살표는 Tc II에 해당). (이미지 출처: 이석배 외 전원)
마이스너 효과의 특징적인 외부 자기장 반발 현상을 식별하고 측정하는 정확한 방법은 초전도 양자 간섭 장치(SQUID)라고 하는 매우 낮은 자기장을 가하는 것입니다. LK-99를 가열 및 냉각하는 동안 SQUID를 사용하면 LK-99의 초전도 상태에서 나타나는 마이스너 효과(세 가지 임계 온도 상전이 중 두 가지 상전이)를 감지할 수 있습니다. 이러한 상전이 자체는 물질 구조의 변화에 해당하며, 이를 통해 초전도(전자의 질서정연하고 저항이 없는 이동)가 일어날 수 있습니다.
소피아 대학교의 베이실로프(Vayssilov) 등이 발표한 최신 논문에서도 LK-99가 초전도체가 되기 위해 필요한 특성을 가질 수 있다고 제안합니다(상온이나 상압에 대한 언급은 없습니다). 이 논문에서 제시된 일반적인 아이디어는 두 가지 방법이 있을 수 있다는 것입니다. 특정 산소 원자를 제자리에서 제거하면 초전도를 위한 잠재적인 고속도로가 나타나고, 이전에 원자핵이 차지했던 공간이 전자 쌍(쿠퍼 쌍이라고 불리는)이 빠져나갈 수 있는 공간이 열리게 된다는 것입니다. 이 논문의 또 다른 제안은 앞서 언급한 구리 도핑을 통해서도 이와 동일한 효과를 얻을 수 있다는 것입니다.
산소 또는 구리 원자의 환원으로 인한 아원자 입자(양자) 사이의 추가 공간으로 인해 구리 쌍이라고도 하는 전자 쌍이 에너지 손실 없이 물질을 통과할 수 있습니다. (이미지 크레딧: Georgi N. Vayssilov 외)
이 LK-99 이야기에 이어서, 아카이브에는 LK-99 자체를 다루지는 않지만 초전도체 연구와 (올바른 것으로 추정되는) 결과에 도달하기 위해 적용된 이론을 둘러싼 자성에 대한 특정 체계적 오류와 불완전한 지식을 다룬 논문도 몇 편 게시되었습니다.
저자들은 두 가지 생산 결과물(기상 증착의 필름과 고체 합성의 화합물)에서 발생하는 모든 단계에서 주사 전자 현미경을 통해 LK-99를 실행했다고 말합니다. 연구진에 따르면, 필름과 같은 물질에서 LK-99의 초전도 결과를 측정하고 복제하는 것이 더 쉽다고 합니다.
이제 마이스너 효과를 감지하는 방법에 대한 저자들의 설명이 공개되었으므로, 다른 연구자들이 이 새로운 지식을 복제 시도에 적용할 수 있습니다. 이러한 시도가 긍정적인 복제로 이어질지 여부와 그 시기가 조만간 도래할지 여부는 아직 미지수입니다.
프란시스코 피레스
프리랜서 뉴스 작가
프란시스코 피레스는 톰스 하드웨어의 프리랜서 뉴스 작가로 양자 컴퓨팅에 대한 부드러운 면모를 지니고 있습니다.
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