Angeblicher Supraleiter LK-99: Der Wunder-Supraleiter war wohl nur verunreinigt
Weniger als einen Monat hat es gedauert, mittlerweile dürfte der angebliche Raumtemperatursupraleiter LK-99 entzaubert sein. Forscher des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung in Stuttgart konnten, wie das Magazin Nature berichtet(öffnet im neuen Fenster) , recht zweifelsfrei belegen: Das Material ist tatsächlich ein Isolator mit diamagnetischen Eigenschaften. Dass LK-99 supraleitend sein kann, schließen sie nach umfangreichen Analysen aus.
Bereits zuvor scheiterten Replikationsversuche mehrerer Forschungsgruppen . Während das beobachtete Schweben von Proben in einem Magnetfeld schnell mit Diamagnetismus erklärt wurde, gab es zum beobachteten, rapiden Abfall des gemessenen Widerstands zuvor lediglich Vermutungen. Forscher des Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics brachten Verunreinigungen als Auslöser ins Spiel - eine Vermutung, die sich laut Nature auch anderen Forschern aufdrängte.
Bei der Synthese von LK-99 entsteht neben diesem Material Kupfer(I)-Sulfid (Cu 2 S). Die Verbindung zeigt bei etwa 104° C einen Phasenübergang, durch den der elektrische Widerstand bei höheren Temperaturen stark ansteigt. Da die Ausgangsmaterialien zur Synthese von LK-99 Kupfer und Schwefel einbringen, entsteht Kupfer(I)-Sulfid unweigerlich als Nebenprodukt - und zwar in großer Menge: Auf jedes LK-99-Molekül kommen fünf Kupfer(I)-Sulfid-Moleküle.
Der reine Kristall ist ein Isolator
Da allerdings die Verunreinigungen nur schwer zu entfernen sind, fehlte bislang der schlagende Beweis. Den konnten die Stuttgarter Forscher liefern, indem sie LK-99 anders synthetisierten: Während die anderen Gruppen aus Pulvern polykristallines Material gewannen, erzeugten sie einen Einkristall - mit anderen Ausgangsmaterialien.
Damit lassen sich, so die Forscher in einem bei Arxiv vorveröffentlichten Paper (PDF)(öffnet im neuen Fenster) , letzte Unsicherheiten ausräumen. Zunächst verwendeten die Forscher andere Ausgangsmaterialien. Anstelle von Lanarkit und Kupferphosphid starteten sie mit Blei(II)-oxid, Kupfer(II)-oxid und Ammoniumdihydrogenphosphat(öffnet im neuen Fenster) . Nach dem Sintern erzeugten sie daraus kleine Stäbe, aus denen sie mittels eines Verfahrens namens Travelling Solvent Floating Zone einen Einkristall wachsen ließen.
Die gewonnenen Kristalle untersuchten die Forscher mittels Röntgenbeugung(öffnet im neuen Fenster) , um ihre Zusammensetzung zu analyisieren. Dabei entdeckten sie eine sehr ungleiche Verteilung der Kupferatome. Die sehen sie, neben Verunreinigungen der Ausgangsmaterialien mit Eisen, als möglichen Grund für einen beobachteten leichten Ferromagnetismus ihrer Proben. Dieser Effekt könne zum teilweisen Schweben von LK-99-Proben beitragen. Dass erstmals Einkristalle erzeugt wurden, trägt nicht nur zum besseren Verständnis der Struktur des erzeugten Materials bei. Es schließt auch Übergänge zwischen Einzelkristallen als mögliche Ursache beobachteter Effekte aus.
Damit sind die für LK-99 berichteten Effekte sehr wahrscheinlich auf die Verunreinigung mit Kupfer(I)-Sulfid zurückzuführen - sofern die Entdecker von LK-99 kein noch unbekanntes Geheimnis bei dessen Herstellung haben. Das ist allerdings unwahrscheinlich, auch scheinen sie bislang noch nicht, wie Anfang August zugesichert(öffnet im neuen Fenster) , eigene Proben zur unabhängigen Untersuchung an die Korean Society of Superconductivity and Cryogenics geschickt zu haben.