LK-99은 최근에 발견된 잠재적인 상온 초전도체 재료입니다. 그것은 회색-검정색의 외관을 가지고 있습니다. 이 구조는 작은 양의 구리를 도입함으로써 연석에서 약간 수정되었습니다.
LK-99은 처음으로 2023년 고려대학교의 이석배 교수를 포함한 연구팀에 의해 합성되었습니다. 팀은 그것이 상온 및 400K (-173°C; -280°F) 이하에서 초전도체로 작동한다고 주장합니다.
LK-99의 화학 구성은 대략적으로 Pb9Cu(PO4)6O입니다. 이 구조에서 Pb(II) 이온의 약 1/4이 Cu(II) 이온으로 대체됩니다.
이 재료는 상온 초전도체라고 주장되고 있습니다. 비디오는 LK-99 샘플이 대형 자석 위에서 부분적으로 떠 있는 모습을 보여주며, 이는 잠재적인 반자성을 나타냅니다. 그러나, 그것의 초전도성은 추가 확인이 필요합니다.
LK-99의 발견은 동료 평가 이전에 arXiv에서 사전 인쇄 논문으로 발표되었습니다. 재료 과학자들은 이 주장에 대해 회의적이며, 전 세계의 연구 그룹들에 의해 복제 시도가 진행 중입니다.
LK-99은 작은 양의 구리를 도입함으로써 연석에서 약간 수정된 육각형 구조를 가지고 있습니다. 이 재료는 처음에 고려대학교(KU)의 이석배 (이석배), 김지훈 (김지훈)을 포함한 연구팀에 의해 발견되고 제조되었습니다. 팀은 그것이 상온 및 400 K (127 °C; 260 °F) 이하에서 초전도체로 작동한다고 주장합니다. 2023년 7월 31일 현재, 이 재료가 어떤 온도에서도 초전도체로 확인된 것은 아닙니다. LK-99의 합성과 그것의 초전도성 관찰은 동료 평가를 받지 않았거나 독립적으로 복제되지 않았습니다.
LK-99의 화학 구성은 대략적으로 Pb9Cu(PO4)6O이며, 이는 순수 연석 (Pb10(PO4)6O)에 비해 아파타이트 구조의 2위치에 있는 Pb(II) 이온의 약 1/4이 Cu(II) 이온으로 대체된다는 것을 의미합니다. Pb2+ 이온 (133 피코미터 측정)의 일부를 Cu2+ 이온 (87 피코미터 측정)으로 대체하면 부피가 0.48% 감소하여 재료 내부에 내부 스트레스가 생성된다고 주장됩니다. 이 내부 스트레스는 아파타이트 내의 Pb(1)과 인산 ([PO4]3−) 사이의 산소에 초전도 양자우물 (SQW)을 생성한다고 주장됩니다.
이 등은 LK-99이 화학 증기 증착법을 사용하여 비자성 구리 샘플에 LK-99을 적용할 때 자기장에 반응을 보인다고 주장합니다. 순수한 연석은 절연체이지만, 이 등은 구리 도핑된 연석이 LK-99을 형성하면 초전도체 또는 높은 온도에서는 금속이 된다고 주장합니다. 그들은 변이 온도를 가로 질러 행동의 변화를 관찰하였다고 주장하지 않습니다.
이 논문은 2021년에 Hyun-Tak Kim이 작성한 초전도체에 대한 이전 연구에 대한 후속 작업입니다. 그러나 이 논문은 동료 평가를 받지 않았고, 아직 독립적으로 확인되지 않았습니다.
이석배 교수와 그의 팀은 LK-99에 대한 자신들의 연구 결과를 다수의 논문으로 발표하였습니다. 이 논문들은 합성 방법, 초전도성의 실험 증거, 그리고 재료의 가능한 응용에 대해 다루고 있습니다.
LK-99에 대한 추가 정보를 얻고 싶다면, 이석배 교수가 발표한 원문 논문을 참고하시기 바랍니다. 아울러, 초전도체에 대한 기본적인 이해를 높이는 데 도움이 될 다른 참고 자료도 확인하실 수 있습니다.
LK-99의 화학 구성은 대략 Pb9Cu(PO4)6O입니다. 이것은 순수한 애파타이트(Lead-apatite, Pb10(PO4)6O)에 비해 애파타이트 구조의 2위치에 있는 Pb(II) 이온 중 약 4분의 1이 Cu(II) 이온으로 대체되었음을 의미합니다.
Lee 등은 납(II) 산화물(PbO)과 납(II) 황산(Pb(SO4)) 분말을 1:1 몰 비율로 섞어 래나르카이트(Lanarkite)를 생성하고, 이를 725°C(1,000 K; 1,340 °F)에서 24시간 동안 가열하여 LK-99 재료를 화학적으로 합성하는 방법을 제공했습니다:
PbO + Pb(SO4) → Pb2(SO4)O
또한, 구리(Cu)와 인(P) 분말을 3:1 몰 비율로 혼합하여 진공 상태의 밀봉된 튜브에 넣고, 550°C(820 K; 1,000 °F)에서 48시간 동안 가열하여 구리(I) 인화물(Cu3P)을 생산합니다:
Cu + P → Cu3P
래나르카이트와 구리 인화물 결정은 분말로 갈아서 진공 상태의 밀봉된 튜브에 넣고, 925°C(1,200 K; 1,700 °F)에서 5-20시간 동안 가열하여 LK-99를 형성합니다:
Pb2(SO4)O + Cu3P + O2 (g) → Pb10-xCux(PO4)6O + S (g), where (0.9 < x < 1.1)