Le mythe de la supraconductivité à température ambiante dans le Lk-99 s’effondre

Le mythe de la supraconductivité à température ambiante dans le Lk-99 s'effondre

Dans le domaine de la science, les affirmations audacieuses sont souvent accueillies avec un mélange d’excitation et de scepticisme. C’est le cas de la prétendue supraconductivité de LK-99, une affirmation qui a suscité un vif débat dans la communauté scientifique. Une nouvelle étude apporte des éléments de réponse à cette question controversée.

Une étude remet en question la supraconductivité de LK-99

Dans une étude publiée dans Matter, une équipe de chercheurs dirigée par le Professeur LUO Jianlin de l’Institut de Physique de l’Académie des Sciences Chinoise (CAS) a observé que le Pb10-xCux(PO4)6O (0.9<x<1.1), connu sous le nom de LK-99, provient de la transition structurale de premier ordre de la phase d’impureté du sulfure de cuivre (Cu2S).

Cette découverte fournit une preuve solide que le LK-99 n’est pas supraconducteur, contredisant ainsi les affirmations précédentes sur sa supraconductivité.

Les affirmations précédentes sur la supraconductivité de LK-99

Sukbae Lee et ses collègues de Corée du Sud avaient précédemment affirmé que le LK-99 se comportait comme un supraconducteur à pression ambiante, avec une température critique (Tc) allant jusqu’à 127°C (400 K). Cette nouvelle avait suscité l’enthousiasme des scientifiques et du public sur les réseaux sociaux en raison de son impact potentiel sur la technologie.

Comme l’a rapporté Nature News, les affirmations sur la prétendue supraconductivité du LK-99 sont devenues virales, incitant de nombreux efforts de réplication de la part des scientifiques et des amateurs. Plusieurs groupes ont tenté de reproduire les résultats, mais aucun n’a fourni de preuve directe de supraconductivité. La question la plus déroutante est de savoir ce qui provoque la chute brutale de la résistivité et pourquoi elle ne se produit que dans quelques échantillons.

Les observations de l’étude

Dans cette étude, les chercheurs ont observé que le LK-99 généré par Lee et al. contenait une certaine quantité d’impureté de Cu2S, qui subit une transition de phase structurale d’une structure hexagonale à haute température à une structure monoclinique à basse température autour de 400 K. Ils ont constaté que la résistivité du Cu2S diminuait de trois à quatre ordres de grandeur autour de 385 K, proche de la température de transition rapportée dans les références.

De plus, ils ont mesuré la résistivité du mélange de LK-99 et de Cu2S, identifiant une transition de résistivité nette à la température cohérente avec les résultats rapportés, mais sans résistance nulle.

Dépendance en température de la résistivité de Cu2S, LK-99 incluant Cu2S. Crédit : Institute of Physics

La transition structurale de premier ordre

Il faut noter que cette transition structurale de premier ordre diffère significativement de la transition supraconductrice de second ordre. Les chercheurs ont observé un comportement d’hystérésis thermique dans les mesures de résistivité et de susceptibilité magnétique, confirmant qu’il s’agit d’une transition de premier ordre et qu’elle ne peut pas être une transition supraconductrice de second ordre.

En synthèse

Cette étude apporte une contribution significative au débat sur la supraconductivité du LK-99. Les chercheurs ont fourni des preuves solides que le LK-99 n’est pas supraconducteur, remettant ainsi en question les affirmations précédentes. Cette découverte souligne l’importance de la rigueur scientifique et de la réplication des résultats dans la recherche.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que le LK-99 ?

Le LK-99 est une substance chimique, plus précisément le Pb10-xCux(PO4)6O (0.9<x<1.1), qui a été au centre d’un débat scientifique concernant sa prétendue supraconductivité.

Qu’est-ce que la supraconductivité ?

La supraconductivité est un état dans lequel un matériau peut conduire l’électricité sans résistance, généralement à des températures très basses.

Quelle était l’affirmation initiale concernant la supraconductivité du LK-99 ?

Il a été initialement affirmé par Sukbae Lee et ses collègues que le LK-99 se comportait comme un supraconducteur à pression ambiante, avec une température critique (Tc) allant jusqu’à 127°C (400 K).

Qu’a révélé l’étude de l’Institut de Physique de l’Académie des Sciences Chinoise ?

L’étude a révélé que le LK-99 n’est pas supraconducteur, contredisant ainsi les affirmations précédentes sur sa supraconductivité.

Qu’est-ce que la transition structurale de premier ordre ?

La transition structurale de premier ordre est un changement de phase dans lequel une substance passe d’une structure à une autre. Dans le cas du LK-99, il a été observé qu’il passait d’une structure hexagonale à une structure monoclinique autour de 400 K.

Principaux enseignements

Enseignements
Michele Galizia dirige une équipe de recherche à l’Université de l’Oklahoma.
L’équipe travaille sur le développement de membranes polymères pour la séparation moléculaire.
Le projet est soutenu par une subvention du Département de l’Énergie des États-Unis.
La technologie actuelle de distillation thermique est coûteuse et consomme beaucoup d’énergie.
Les nouvelles membranes pourraient consommer 1 000 fois moins d’énergie pour séparer les mélanges.
Les membranes doivent être durables, avec une stabilité d’au moins trois ans.
La technologie de membrane a des applications potentielles dans de nombreux domaines.
Le projet s’aligne avec le plan stratégique de l’Université de l’Oklahoma.
Le projet offre une opportunité d’éduquer les futurs scientifiques des matériaux.
L’équipe de recherche utilise des simulations moléculaires pour sélectionner les monomères nécessaires à la fabrication de nouvelles membranes.

Références

Les références de cet article incluent l’étude publiée dans Matter par l’équipe de chercheurs dirigée par le Professeur LUO Jianlin de l’Institut de Physique de l’Académie des Sciences Chinoise (CAS), les affirmations initiales de Sukbae Lee et ses collègues, et les reportages de Nature News.

Article: “First order transition in LK-99 containing Cu2S” – DOI:10.1016/j.matt.2023.11.001

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