中国と日本の複数の大学に所属する2つの独立した研究チームが、LK-99に関する新たな研究結果を発表しました。この研究結果は、室温超伝導の存在を裏付けるものと思われます。コーネル大学のプレプリント（つまり正式な査読を受けていない）科学出版サーバーArxivにアップロードされたこの共同論文では、元のLK-99の式とは若干異なる表現が用いられており、その概要は「我々の実験は、室温でこの物質にマイスナー効果が存在する可能性があることを示唆している」という比較的控えめな一文で締めくくられています。
マイスナー効果は超伝導の設計上の秘密の 1 つであり (通常、他のすべての磁場を反発する出現磁場に対応)、LK-99 の超伝導の可能性が高まることを主張する他の研究や特許の更新に加わったとしても、この論文が重要である理由の 1 つにすぎません。
サンプルの磁化を温度の関数として研究することにより (MT 曲線としても知られる)、異なる温度レベルで冷却しながら外部磁場を加えたときのサンプルの挙動をプロットすることができ、その結果、少なくとも 100 K (-173.15 ºC)、200 K (-73.15 ºC)、および 250 K (-23.15 ºC) の温度帯域にわたってサンプルが反発し (関数グラフでは負の磁化として表現)、300 K (26.85 ºC) まで超伝導状態を維持できることが示されました。
室温、常圧の超伝導体の動作はこのようになるはずで、たとえ 250 K (-23.15 ºC) に厳密な限界があったとしても、それは助けとなる冷凍庫のカテゴリーがあるほど高い温度です。それは、通常、ワクチン、血液、組織サンプルを - 80 ºC (200 K) という低温で保存するために導入される、実験室グレードの超低温冷凍庫です。
論文によると、研究チームは、元のレシピとは異なる銅ドープ鉛アパタイト（化学組成はPb9.1Cu0.9(PO4)6S）の修正サンプルを作製しました。これは、LK-99の超伝導挙動の再現に関する問題の一部が、調理段階での要素の無効な置換に起因している可能性が高いことを裏付けています（十分に文書化されていない合成およびドーピングプロセスが、LK-99のドラマの鍵となる可能性があると取り上げました）。
この「綿密な」合成手順は、リン酸と硫化鉛の溶液を高圧下で加熱（pHを塩基性8に維持）し、続いてサンプルを900℃で8時間焼成し、さらに純酸素雰囲気下で500℃に下げて48時間焼成するというものです。このように綿密でありながらミスが発生しやすい量子化学的な製造手順が、ロシアの生物学者のキッチンでどのようにして実現できたのかは容易に想像できます。しかし、論文では、この製造方法を用いてもサンプルの生存率は低いと断言しています。LK-99は、物質のごく一部のみが超伝導を示すタイプII超伝導体である可能性を示唆する兆候が見られます。
既に述べたように、第二種超伝導体は、超伝導物質（それ自体が物質の相である）と他の種類の物質（それ自体が抵抗特性を示す）が混ざり合う傾向があり、両者が交差する部分に張力（文字通り磁気渦）が生じます。第二種超伝導体では、物質の超伝導相が出現するための条件が最適ではなくなるにつれて、これらの磁気渦が増大する傾向があり、最終的には超伝導状態の崩壊につながります（これは、量子コンピューティングにおいて外部ストレスによって量子ビットがデコヒーレンスを起こすのと同じケースに当てはめることができます）。
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論文によると、現在最もよく知られているプロセス（彼らが採用したプロセス）に従って合成されたサンプルでさえ、超伝導とされる物質の中に非超伝導物質が高濃度で混入する傾向がある。このような状況では、サンプルを試験した後でさえ、誤って「死んだ」と宣言することが容易になる。2人の筆頭著者による公開フォーラムでの会話によると、彼らの論文の根拠となった超伝導サンプルの1つは2023年11月に製造されたものの、不良品と判断され、その寿命の複数の時点で廃棄される寸前だったという。結局のところ、この製造プロセスは依然として非常に非効率であり、（超伝導の仮説が正しいと仮定した場合）現時点でスケールアップするほどのものではない。
おそらく当然のことながら、著者らはまだ大きな騒動を起こしたくないようだ（実際、アブストラクトの最後は「提案」や「可能性」といった言葉と同じくらい自己弁護的な一文で締めくくられている）。2つの別々の、しかし共著者である科学者チームは、互いの結果を再現しているように見せかけることで、さらなる疑念を払拭しようと試みた。これは完全な再現ではないが、改良された合成法によって、他の研究者がこれらの結果を再現できるようになることが期待される。
銅置換鉛アパタイトとして知られるこの化合物は、2023年の夏、リー氏らによって「室温・常圧超伝導体」と初めて称賛された際に、一大ブームを巻き起こしました。このような発言が誇大宣伝の波を引き起こすのは当然と言えるでしょう。人類全体が興奮すべきことがあるとすれば、それは無駄なく電気を伝導できる材料の出現です。地球の中心気圧を超える必要も、実用的ではないほどの冷却も必要としない超伝導体とは？ 小型量子センサーからロスレスエネルギー貯蔵まで、幅広い用途に展開できる可能性のある超伝導体とは？
これこそが凝縮物質物理学の聖杯であり、この研究分野が既に偽物とされる偶像や偽造データに溢れている理由でもある。この事実は、自然界がLK-99の物語を終わったものと決めつけたことにも関係しているかもしれない。しかし、銅をドープした鉛アパタイトの周囲では噴気孔が次々と出現しているようだ。そして、煙のあるところには、たいてい火がある。LK-99（そして多かれ少なかれ硫黄系誘導体）は、集合的に誤った考えを持つ凝縮物質物理学者たちが、インターネット上の期待を長年弄んできた結果なのか、それともLK-99とともに何かが本当に漂っているのか。それが最初の室温超伝導体となるのか、それとも宇宙について私たちがまだ知っていることの少なさを示す単なる教訓となるのかは、現時点ではまだ分からない。しかし、その可能性自体が刺激的ではないだろうか？
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。
