“Als het werkt, weten we al wie de toekomstige Nobelprijswinnaars zijn”, “als deze ontdekking kan worden gereproduceerd, zullen de auteurs de volgende Einstein of Bohr zijn”: de wetenschappelijke wereld heeft het alleen nog maar over twee letters en twee cijfers: LK-99, een mogelijk supergeleidend materiaal bij kamertemperatuur.

Waar gaat het over? Ten minste twee Koreaanse onderzoekers (er zijn al geschillen over de ontdekking) beweren een supergeleidend materiaal te hebben gecreëerd dat werkt bij kamertemperatuur en bij normale atmosferische druk, genaamd LK-99. Hun onderzoek werd verspreid als preprint, wat betekent dat het nog niet is gepubliceerd in een wetenschappelijk tijdschrift en dus nog niet is beoordeeld door vakgenoten, maar hun vondst is zeer veelbelovend en veroorzaakt enorme opwinding in de wetenschappelijke gemeenschap. LK-99 is het resultaat van 20 jaar onderzoek aan het Center for Quantum Nanoscience in Seoul.

Wat is een supergeleider? Supergeleiding heeft betrekking op materialen die geen elektrische weerstand bieden, wat betekent dat er geen energieverlies is. Deze materialen bestaan al, maar hun supergeleiding vindt plaats bij zeer lage temperaturen, dichtbij het absolute nulpunt (-273,15°C). De revolutie hier is dat LK-99 een supergeleidend materiaal zou zijn bij kamertemperatuur en bij een normale atmosferische druk, wat een eenvoudige en vooral rendabele inzet mogelijk zou maken. LK-99 is gebaseerd op een modificatie van een lood-apatietstructuur. In het lood hebben de onderzoekers een klein deel vervangen door koperionen. Dit creëert “supergeleidende kwantumputten” in LK-99. Het doel is nu om dit materiaal te reproduceren terwijl wordt aangetoond dat het de eigenschappen van een supergeleider bij kamertemperatuur bezit.

Hoe herken je het? Men moet het Meissner-effect observeren, een fenomeen waarbij elk magnetisch veld uit een supergeleider wordt verdreven, wat een soort van zwevend effect van het materiaal veroorzaakt. Er is echter een valstrik. Sommige materialen, “diamagneten” genoemd, kunnen zweven zonder supergeleiders te zijn, maar deze kunnen terugkeren naar een bepaalde oriëntatie, zoals de naald van een kompas, beïnvloed door het aards magnetisch veld.

Wat zijn de recente ontwikkelingen? Deze zijn van twee soorten. Eerst zijn er de theoretische ontwikkelingen. Twee andere preprints hebben kunnen aantonen dat de Koreaanse onderzoekers niet zomaar onzin uitkramen. Dit bewijst geenszins dat hun materiaal aan de aangekondigde eigenschappen voldoet, maar dat het “mogelijk” is. Eén komt van het National Laboratory of Materials Science in Shenyang en de andere van Sinéad Griffin van het Lawrence Berkeley Laboratory. De technische uitleg is vrij complex, maar een poging tot vulgarisering is gepubliceerd op de website science.org. Andere onderzoekers komen echter tot andere conclusies (in India en China). Tot slot zijn er ook vorderingen gemaakt in de reproductie van het materiaal. Minstens drie serieuze replicaties zijn gedaan zonder de wetenschappelijke gemeenschap volledig te overtuigen. Ook hier gaat het nog niet om tastbaar en geverifieerd bewijs, maar alles gaat erg snel, van uur tot uur.

Waarom moet men voorzichtig zijn? In 2020 kondigden onderzoekers van de Universiteit van Nevada aan en publiceerden in het tijdschrift Nature dat ze het eerste supergeleidende materiaal bij kamertemperatuur hadden ontdekt. Ze hebben hun claim uiteindelijk teruggetrokken, wat enige argwaan heeft gewekt ten opzichte van dit onderzoeksterrein. Veel experts blijven trouwens zeer sceptisch over LK-99.

Hoe zou dit een echte revolutie zijn? Over het algemeen wordt aangenomen dat het transport van elektriciteit in hoogspanningslijnen een energieverlies van 10 tot 20 procent met zich meebrengt. Met een materiaal dat geen elektrische weerstand biedt en gemakkelijk te reproduceren is, zouden aanzienlijke elektriciteitsbesparingen kunnen worden gerealiseerd. Andere toepassingen in kwantumcomputers, batterijen, magneetzweeftreinen of nucleaire fusie zijn mogelijk en zouden een echte revolutie betekenen. (as)