LK-99

LK-99 ​es un supuesto superconductor a presión ambiente y temperatura ambiente que presenta un aspecto gris-negro. Se afirma que LK-99 tiene una estructura hexagonal ligeramente modificada a partir de la lead-apatita y que funciona como superconductor por debajo de 400 K (127 °C; 260 °F). El material fue investigado por un equipo liderado por Sukbae Lee (이석배) y Ji-Hoon Kim (김지훈) del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST). Hasta el 26 de julio de 2023, no se ha confirmado que el material sea superconductor a ninguna temperatura, ya que la síntesis de LK-99 y la observación de su superconductividad no han sido revisadas por pares ni replicadas de forma independiente.

Composición química:

La composición química de LK-99 es aproximadamente Pb9Cu(PO4)6O, lo que significa que aproximadamente una cuarta parte de los iones de Pb(II) en la posición 2 de la estructura de apatita son reemplazados por iones de Cu(II). Esta sustitución parcial de los iones Pb2+ (con una medida de 133 picómetros) por iones Cu2+ (con una medida de 87 picómetros) se dice que provoca una reducción del 0,48% en el volumen, creando tensiones internas en el material. Se afirma que estas tensiones internas crean un pozo cuántico heterounión entre el Pb(1) y el oxígeno dentro del fosfato ([PO4]3−), generando así un pozo cuántico superconductor (SQW).

Lee y sus colegas afirman que LK-99 muestra una respuesta a un campo magnético (potencialmente debido al efecto Meissner) cuando se aplica LK-99 mediante deposición química de vapor sobre una muestra de cobre no magnético. La lead-apatita pura es un aislante, pero Lee y sus colegas afirman que la lead-apatita dopada con cobre que forma LK-99 es un superconductor, o a temperaturas más altas, un metal.

Síntesis: Lee y sus colegas proporcionan un método para sintetizar el material LK-99 al producir lanarkita a partir de una mezcla 1:1 de óxido de plomo(II) (PbO) y sulfato de plomo(II) (Pb(SO4)), y luego calentarla a 725 °C (1,000 K; 1,340 °F) durante 24 horas en presencia de aire:

PbO + Pb(SO4) → Pb2(SO4)O

Además, el fosfuro de cobre(I) (Cu3P) se produce mezclando polvos de cobre (Cu) y fósforo (P) en un tubo sellado bajo un vacío de 10-3 torr y calentándolos a 550 °C (820 K; 1,000 °F) durante 48 horas:

Cu + P → Cu3P

Los cristales de lanarkita y fosfuro de cobre se muelen en polvo, se mezclan en una proporción molar de 1:1, se colocan en un tubo sellado bajo un vacío de 10-3 torr y se calientan a 925 °C (1,200 K; 1,700 °F) durante entre 5 y 20 horas:

Pb2(SO4)O + Cu3P + O2 (g) → Pb10-xCux(PO4)6O + S (g), donde (0.9 < x < 1.1)