世界中で話題となっているLK-99超伝導材料を自分で作ってみたいとお考えなら、その手順の複雑さと不明瞭さに衝撃を受けるかもしれません。また、後ほど詳しく説明しますが、必要な材料の入手にも苦労するかもしれません。
米国で巻き起こるLK-99超伝導体ドラマの渦中に身を投じた人物が一人いるとすれば、それはアンドリュー・マカリプ氏です。カリフォルニアに拠点を置くVarda Space Industriesの研究開発エンジニアであるマカリプ氏は、この偶然の産物である超伝導体をめぐる公開かつ独立した再現活動の最前線に立ち、Twitterで自身の研究成果をオープンソース化し、調理過程をTwitchでライブ配信するなど、比較的珍しい寛大な行為を続けています。彼のプロセスを通して、私たちは希少なLK-99化合物、その合成プロセス、必要な材料の一部に関する制限を踏まえたそのプロセスの難しさ、そして韓国の論文で説明されているやや「不安定」な製造プロセスについて、より多くの情報を得ることができます。彼の努力は、以下の2つの画像アルバムでご覧いただけます。
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再現における主な問題は、韓国の元の論文に記載されている曖昧なプロセスに起因しています。つまり、物質の作製方法に関する資料が極めて曖昧なのです。この事実は、再現の試みをめぐる騒ぎからも明らかですが、同時に、マカリプ氏が所有する実験失敗サンプルの墓場ともなっています。
材料科学者によれば、ベーキングのプロセスでは、温度（真空中で約 725 ºC）、ベーキングにかかる時間、温度（論文では 5 ～ 24 時間のベーキング時間幅が示されていますが、ご想像のとおり、これには大きな誤差が生じます）、および急冷速度（つまり、サンプルの温度を強制的に下げる速度）が重要なデータになります。
韓国の元の論文では、消光速度については全く触れられていないため、マカリプ氏（そしておそらく他の研究者も）は一種のロシアンルーレットを繰り返すことになり、LK-99化合物の見た目が異なり、まるで異星人のようなサンプルが複数得られた。そして、この化合物を合成しようとした原型が入った、破損したアンプルも多数得られた。マカリプ氏は、焼成済みバイアルの3分の2は製造工程に関する詳細な情報が不足しているために不合格になると推定しており、これは他の研究者も直面するであろう「収率の壁」だ。
以前も詳しくご紹介しましたが、LK-99は硫酸鉛と銅リン化合物の反応によって生成される化合物です。原料は通常、容易に製造できます。赤リンと銅を原料としてリン化銅を合成し、硫酸鉛と酸化鉛を原料としてラナーカイトと呼ばれる鉱物を合成します。
現時点では、ラナーカイトの焼成工程に銅を添加すると、鉛原子の一部が銅原子に置換され、その比率は予測不可能で、現在では制御不能であると考えられています。この銅原子が鉛を置換することで、LK-99の超伝導特性（フェルミバンドと呼ばれる現象の出現による）が発現し、特徴的な創発磁性（マイスナー効果による）と電気伝導抵抗ゼロという特性が発現すると考えられます（しかしながら、LK-99を取り巻く今日の騒動の大部分は、室温超伝導が未だ再現されていないという点に起因しています）。
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しかし、あまり楽観的ではない見方をすると、LK-99 をめぐる熱狂と、そのほぼ「キッチンカウンター」での製造要件によって、予期せぬ世界中のサプライチェーンが枯渇してしまったようだ。
マカリプ氏によると、特定の成分の一つである赤リンは規制薬物であり、モルヒネ誘導体の合成にも使用されるため、入手が比較的困難だったという。しかし、Twitterの知恵を結集することで、カリフォルニア州の地元研究所を通じてリン化銅（合成工程が少ない）の輸送を確保することに成功した。彼によると、供給が枯渇する前にポーランドからの供給も確保できたとのことで、これはLK-99の再現と理解を深めるための世界的な取り組みにとって、おそらく重要な一歩となるだろう。
比較的安価で豊富な基礎鉱物は、LK-99の大規模生産（もしそれが実際に私たちが目指す方向だとすれば）における長期的なボトルネックとなる可能性は低いことを意味します。しかし、世界的なサプライチェーンは、突発的な「ブラックスワン」による需要の急増に対応できる準備ができていません。そのため、リン酸銅の現在の店頭価格は1キログラムあたり2万ドルへと急騰しています。鉱物供給のボトルネックが研究活動の妨げになるシナリオも考えられます。残念ながら、鉱物と化学の世界は、GPUやゲーム機の購入などよりもはるかに規制が厳しい分野であるとはいえ、手っ取り早い利益を狙う供給買い占めの影響を受けやすいのです。幸いなことに。
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最終的に、マカリプ氏とヴァーダ氏の再現実験の結果、LK-99の小さな、そして何の疑いもない破片が、マイスナー効果による磁気浮上現象を示すことに成功しました。これは、米国の土壌で初めて報告された「浮遊岩」であり、追加試験のため南カリフォルニア大学（USC）に送られています。下のツイートを拡大すると、その様子を見ることができます。
マイスナー効果か失敗か：8.5日目 岩を作りました pic.twitter.com/ygVOATBaHD 2023年8月4日
総じて言えば、「数日」の研究としては悪くない結果だ。マッカリップ氏は、自ら合成したLK-99片上で、マイスナー効果による浮遊現象を実際に実証した、米国初の研究者となった。しかし、特定の材料の供給状況の現状を考えると、他のDIY複製者が「独自のLK-99を所有する」のは困難だろう。複製論文で製造プロセスがより詳細に説明されるまで待つのが賢明かもしれない。LK-99を取り巻くフラックスは未だに複雑で分かりにくいが、超伝導や浮遊など、何らかの方法で、その霧は必ず晴れるだろう。
Tom's HardwareはAndrew McCalip氏にコメントを求めて連絡を取ろうとしましたが、まだ返答がありません。詳細が分かり次第、更新します。
Francisco Pires 氏は、Tom's Hardware のフリーランス ニュース ライターであり、量子コンピューティングに関心を持っています。
