サム・アルトマンが注目する室温超伝導体LK-99が大ブレイク寸前

サム・アルトマンが注目する韓国の研究者が開発した室温超伝導体LK-99がTwitterもといXで大ブレイク寸前です。各国で検証されています。

7月28日、8月2日のサム・アルトマンのツイートの解説はこちらをごらんください。

以下、x'ｓ（旧tweet）の一部を共有しておきます。

LK-99、シミュレーションで理論的な裏付けが取れたけど、合成するのは難しいそうな。「追試は簡単」じゃないとなると、銅原子を結晶のしかるべき位置に持ってくるために人類の総力戦になる？ https://t.co/9rZSDAtFDs

— 尻P(野尻抱介) (@nojiri_h) August 1, 2023

First claimed successful replication of LK-99

Accomplished by a team at the Huazhong University of Science and Technology and posted 30 minutes ago.

Why this is evidence:
The LK-99 flake slightly levitates for both orientations of the magnetic field, meaning it is not simply a… pic.twitter.com/bh0x9oqaz2

— Andrew Cote (@Andercot) August 1, 2023

では、ここからはのローレンス・バークレー国立研究所の論文解説をしていきます。

銅を添加したリードリン酸塩アパタイト（LK-99）についての研究

この論文は、銅を添加したリードリン酸塩アパタイト（LK-99）についての研究で、特にその中に見られる「相関性のある孤立したフラットバンド」の起源を明らかにしようとしています。ここで言う「フラットバンド」とは、エネルギーが一定の範囲である電子状態のことを指します。電子のエネルギーが一定の範囲に集まることで、電子の相互作用が強化され、超伝導性などの特異な電子状態が生まれることが知られています。

この研究では、室温での超伝導性が見られたという銅を添加したアパタイト（LK-99）について、密度汎関数理論（DFT）計算を用いて解析を行っています。DFT計算は、量子力学に基づいた電子状態を計算する手法で、物質の電子構造を理論的に予測するのに広く用いられています。

電荷密度波に由来する孤立したフラットバンド

この論文の主な結果として、Cuイオンによる構造歪みとPbの孤立電子対から生じるキラルな電荷密度波に由来する孤立したフラットバンドがフェルミ準位（電子のエネルギーが最も高い状態）で確認されたと述べています。これらの結果は、この系の低エネルギー物理の大部分を包括する最小の2バンドモデルを提案しています。
最後に、Cu添加アパタイトにおける可能な超伝導性についての結果の意味合いを議論しています。ただし、この部分については具体的な内容を確認するために、全文をより詳しく分析する必要があります。

BCS（Bardeen–Cooper–Schrieffer）理論からの予測

孤立したフラットバンドが高温超伝導性を達成するためのターゲットであると指摘しています。これはBCS（Bardeen–Cooper–Schrieffer）理論からの予測に基づいています。この理論によれば、フラットバンドでは電子状態の密度が発散し、その結果超伝導の臨界温度が上昇する可能性があります。そして、この論文の研究では、そのようなフラットバンドがLK-99に存在することを示しています。

結論部分は具体的な内容を把握するのが難しいですが、この研究の結果として、銅を添加したリードリン酸塩アパタイト（LK-99）の超伝導性についての新たな理解を提供していることが示唆されています。

特定の種類の材料（LK-99）における電子の振る舞いを調査

電子が一定のエネルギーレベルに集まると、それらの電子は互いに強く影響し合い、超伝導性という特殊な状態を引き起こす可能性があります。これは電気が全く抵抗なく流れる状態を指します。

この論文の中で、著者はこの種の電子の振る舞いをLK-99で見つけています。これは、この材料が超伝導性を示す可能性を示しています。しかしながら、この状態がどの程度持続し、どのように操作できるのかは、さらなる研究を必要とします。また、この研究の結果は、他の材料でも同様の状態が存在するかどうかを調査するための基礎となります。