Современная электроника №6/2024

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 35 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2024 На основании этих данных Прашант Джайн , химик из Университета Илли - нойса (University of Illinois at Urbana– Champaign), предположил , что приве - дённые в препринтах группы Сукбэ Ли результаты резких скачков удель - ного сопротивления , теплоёмкости и намагниченности LK-99, скорее всего , обусловлены сульфидом меди (Copper Sulfide Cu 2 S), возникающим как побоч - ный примесный продукт в отмеченной выше неравновесной реакции синте - за LK-99. Поэтому для однозначного решения вопроса о сверхпроводимости LK-99 необходимо проведение тщательного тестирования образцов , не содержащих сульфида меди . Идея « балансирующих остатков » была проверена другими исследовате - лями , которые обратили особое внима - ние на примеси сульфида меди (Cu 2 S) в рентгеновском спектре образца LK-99, представленном в южнокорейском препринте ( рис . 3) [12]. В другой работе [13] использовалась методика синтеза LK-99, общая схема которой была описана Сукбэ Ли . Одна - ко были несколько изменены параме - тры , для того чтобы в максимально воз - можной степени снизить содержание примесей сульфида серы в конечном образце . С этой целью были использо - ваны особо чистые препараты и спе - циальное химическое оборудование . С помощью рентгеновского спектро - метра PXRD (Powder X-Ray Diffraction – PXRD) осуществлялся контроль чисто - ты полученного вещества на каждом шаге синтеза . На последнем этапе два прекурсора Cu 3 P и Pb 2 SO 5 , взятые в стехиометрическом соотношении 6:5, герметизировались в кварцевой труб - ке и нагревались в течение 10 часов при 925°C. В результате были получе - ны небольшие поликристаллические кусочки LK-99. Химическая чистота синтезирован - ного образца LK-99 была тщательно проверена с помощью дифракцион - ного рентгеновского анализа . Срав - нение полученных в этой работе спектров с аналогичными данными других публикаций позволили гово - рить , что был синтезирован практи - чески чистый образец LK-99, не содер - жащий примесей . При этом наиболее возможным представляется следую - щий вариант сбалансированной реак - ции : 6Cu 3 P + 5Pb 2 SO 5 = Pb 9 CuP 6 O 25 + + 5Cu 2 S + Pb + 7Cu. Здесь в качестве « балансирующе - го компонента » выступает Cu 2 S, кото - рое представляет собой твёрдое нерас - творимое в воде и этаноле вещество . Следует отметить , что авторы этой очень тщательной и аккуратной с научной точки зрения работы одно - значно утверждают , что получен - ное в результате вещество типа LK-99 не обладало ни одним из признаков сверхпроводника , о которых сообща - лось в препринтах группы Сукбэ Ли . Не было обнаружено никаких элемен - тов левитации . Образец LK-99 непод - вижно лежал на сильном постоянном магните . При этом изотермические изме - рения намагничивания (Isothermal Magnetization – MH) и измерения М - Т при 280 К показали , что полученное в этом эксперименте вещество типа LK-99 обладает некоторыми свойства - ми диамагнетика [14, 15]. Во многом прояснить ситуацию помогла статья группы физиков из Академии Наук Китая (CAS), в которой они подробно описали свои результа - ты , показывающие однозначную зави - симость содержания примесей Cu 2 S в конечных образцах LK-99 от параме - тров процесса на разных этапах син - теза . Опуская подробное описание данной методики , приведённое в оригиналь - ной статье , отметим только основные отличительные черты этих экспери - ментов . Так , отжиг прекурсоров на последнем этапе синтеза проводился в различных режимах либо в вакууме , либо на воздухе . Химический состав конечного продукта LK-99 определял - ся с помощью порошкового рентгено - структурного анализа на спектрометре с источником рентгеновского излуче - ния Cu-Ka ( λ = 1,5406 Å). Удельное сопротивление измеряли стандартным 4- зондовым методом в диапазоне от 2 К до 400 К в системе PPMS производства фирмы Quantum Design. Результаты экспериментов показали , что образ - цы , отожжённые в вакууме , содержали примерно 5% Cu 2 S. При этом их удель - ное сопротивление плавно увеличива - лось по мере снижения температуры ниже 400 К . В другой серии образцов , которые нагревались на воздухе , содер - жалось уже около 70% Cu 2 S. Важно то , что удельное сопротивление таких образцов резко падало почти на четыре порядка при температуре около 112ºC (385 К ). Однако оно останавливалось на нижней границе и не достигало нуле - вого значения , что могло бы характе - ризовать эти образцы как сверхпрово - дники . Полученные результаты были очень близки к той ситуации , которая была описана в препринтах Сукбэ Ли . В своём заключении учёные из CAS объяснили резкое падение удельного сопротивления структурным фазовым переходом Cu 2 S из β - фазы в γ - фазу при снижении температуры ниже 112ºC [16]. Многие авторы отметили , что маг - нитные свойства образцов LK-99, синтезированных по разным схемам , сильно зависели от содержания в них сульфидов серы . Так , например , авторы статьи [17] получили методом твёрдофазно - го спекания поликристаллические керамические образцы типа LK-99. Порошковый рентгеновский дифрак - ционный анализ показал , что основны - ми компонентами этих образцов были Pb 10-x Cu x (PO 4 ) 6 O и Cu 2 S. Некоторые крохотные чешуйча - тые фрагменты этих образцов при - поднимались одним концом в общем слое измельчённой смеси , нанесён - ной на мощный неодимовый магнит Nd 2 Fe 14 B. Измерения намагниченности этих микрофрагментов LK-99 показа - ли , что они содержат ферромагнитные включения . Однако авторы этой ста - тьи не обнаружили ни наличия эффек - та Мейснера , ни достижения нулевого сопротивления , свидетельствующих о реальном эффекте сверхпроводимости . Несбалансированность реакции на последней стадии синтеза LK-99, выполненного точно по оригинальной схеме Сукбэ Ли , приводила к тому , что в разных лабораториях при различных режимах получались образцы , обла - дающие разными свойствами . Одни образцы LK-99 вообще не чувствова - ли внешнее магнитное поле , другие реагировали на него аналогично тому , как это демонстрируют диамагнети - ки , которые намагничиваются про - тив направления внешнего поля [18]. Данное свойство при сильных полях , комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении обеспечива - ет эффект диамагнитной левитации , который никак не связан со сверхпро - водимостью [19]. Многочисленные исследования , последовавшие за упомянутыми выше публикациями , показали , что образцы типа LK-99, синтезирован - ные различными методами , в основ - ном демонстрировали парамагнит - ные или диамагнитные свойства [20].