Mucize yok LK-99 süper iletken rüyası bitti

Bilim dünyası insanlığı bilinmeyen bir geleceğe taşıyacak olan LK-99 için ortak görüşe vardı. Dünya çapında bilimsel iş birliği LK-99’un oda sıcaklığında süper iletken olmadığını ortaya çıkardı.

LK-99’a geçmeden önce biraz genel kültür olması açısından bazı bilgilerle başlamak gerek diye düşünüyorum. 1911 yılında Hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh Onnes, -269 santigrat dereceye soğutulduğunda cıvanın direncinin sıfıra düştüğünü keşfetti. Bu keşifle bilim dünyası, malzemelerin süper iletken özelliklere sahip olabileceğini ilk kez kanıtlamış oldu. Araştırmacılar daha sonra başka metal ve alaşımların da son derece düşük sıcaklıklarda süper iletken olduğunu keşfetti.
Takvimler 1986 yılını gösterdiğinde bilim insanları, dirençte aynı düşüşü gösteren ancak daha yüksek bir sıcaklıkta – yaklaşık -196°C – bakır oksit sınıfını keşfettiler. Bu malzemeler “yüksek sıcaklık” süper iletkenleri olarak bilinmeye başlandı, ancak yine de donma noktasının çok altında soğutulmaları gerekiyordu. Bu keşif, oda sıcaklığı da dahil olmak üzere daha da sıcak seviyelerde çalışabilecek süper iletkenler bulma yarışını ateşledi.

Onlarca yıl süren araştırmalar ve birden fazla süper iletkenlik iddiaları ortaya çıktı ve unutuldu. Ve nihayet geçen ay, Güney Kore’nin başkenti Seul’deki Kuantum Enerji Araştırma Merkezi’nden bilim insanları, “LK-99” adı verilen bir maddenin 127°C gibi yüksek sıcaklıklarda bile süper iletken özellikler gösterdiğini iddia eden bir ön baskı çalışması yayınladı. Baş araştırmacılar Sukbae Lee ve Ji-Hoon Kim’in (Lee/Kim-99) adını taşıyan malzeme, geniş bir sıcaklık yelpazesinde süper iletkenlik iddia ettiği için kelimenin tam anlamıyla olağanüstüydü.

Bakır, kurşun, fosfor ve oksijenden (Pb8.8Cu1.2P6O25) üretilen mor kristal bir bileşik olan saf LK-99, dünya çapındaki bilim insanları tarafından bir süredir inceleniyor. Sonuçlar ise bir kez daha hüsran.

Süper iletken değil süper yalıtkan

14 Ağustos’ta Almanya’nın Stuttgart kentindeki Max Planck Katı Hal Araştırmaları Enstitüsü’nden bilim insanları, iddia edilen LK-99’un direncinin 0,02 ila 0,002 ohm-cm’ye düşmek yerine, milyonlarca ohm’da ölçülen dirence sahip olduğunu bildirdi. Bunun anlamı ise şu: Malzeme bırakın süper iletken olmayı aslında tam anlamıyla süper yalıtkan bir yapıya sahip.

Ancak bu durum Lee ve Kim’in LK-99’un süperiletken özelliklerini nasıl gösterdikleri sorusunu gündeme getirdi. Malzemenin bir mıknatısın üzerinde yükselirken Meissner etkisi sergilediğini göstermişlerdi – süper iletken malzemelerin bir işareti. Ayrıca sıfıra yakın dirence doğru kayda değer bir düşüş de vardı.

Ancak çalışmanın videosunda gösterilen yarı havalanma, diğer araştırmacıların dikkatini çekti. LK-99 parçacığının bir kenarının mıknatısa nasıl yapıştığını fark eden Harvard Üniversitesi’nden eski bir yoğun madde araştırmacısı olan Derrick van Gennep, gösterilen etkinin ferromanyetizmden kaynakladığını doğruladı. Ferromanyetizma, malzemenin manyetik alan içinde kendiliğinden kalıcı bir manyetik moment oluşturduğu bir özelliktir. Ancak sıcaklık arttığında bu etki yavaş yavaş kaybolur.

LK-99 örneği aslında saf değildi

Bununla birlikte Lee ve Kim’in saf LK-99 ile çalışmadıkları ortaya çıktı zira çalışmada kullanılan numunelerde sülfür izlerine rastlandı. Illinois Üniversitesi’nde kimyager olan Prashant Jain, Lee ve Kim’in LK-99’u sentezlemek için kullandıkları kimyasal reaksiyonun bir bakır-sülfür safsızlığı yarattığını belirtti.

LK-99’u sentezleyen reaksiyon aslında dengesiz bir reçete kullanıyor. Bakıt katkılı kurşun fosfat kristalden yani LK99 elde etmek için 17 parça bakır ve 5 parça sülfür üretiliyor. Bu artıklar çok sayıda safsızlığa yol açıyor özellikle de Koreli ekibin numunesinde rapor ettiği bakır sülfür gibi. Buradaki sülfüre birazdan değineceğiz.
LK-99’un arkasındaki maddenin direncinin düşmesi sırasında bahsettikleri sıcaklık konusunda oldukça kesin konuşuyorlardı: 104,8 santigrat derece. Kimya ile yakın olanların kafasında ampul yanmış olabilir zira bakır sülfür (Cu2S) 104ºC’de bir faz geçişine uğruyor. LK-99’un faz geçişiyle neredeyse aynı korelasyon elbette göz ardı edilemezdi ancak bunu gözden kaçırmaları oldukça ilginç. Dolayısıyla LK-99’un arkasındaki ekip malzemenin süper iletken olduğunu bu bakır sülfürün etkisi yüzünden düşünmüş olabilir.

Sonuç olarak bilim dünyası LK-99’un kesinlikle bir süper iletken olmadığı konusunda hemfikir görünüyor.