LK-99의 초전도체 실체 한방에 정리, 그리고 사기 가능성

Описание: 초전도체란
초전도체로 대한민국이 난리입니다. 계속 나쁜 소식으로 난리였는데 올만에 좋은 소식으로 이슈가 돼서 저도 기분이 좋습니다. 근데 한편에선 이에 회의적인 시각도 있고, 국뽕이라고 말하는데, 재미죠 뭐. 우리가 언제 또 이런 상상으로 즐겁겠어요. 게다가 상상은 꽁짜-삐
자, 지구정복을 코앞에 둔 지금, 초전도체가 뭔지 정도는 알고 있어야 초거대한민국의 국민이라 할 수 있지 않겠습니까?
초전도체는 초전도 전이 온도(superconducting transition temperature, Tc)라고 하는 특정 온도 이하에서 모든-삐 이미 많은 분들이 충분히 리뷰하시고 자료들은 많으니 간략히만 소개하면 초전도체는 전기저항 제로와 마이스너 효과를 같이 갖고 있는 물질입니다. 마이스너 효과는 몰라도 전기저항이 없다는 것은 어떤 효과일지 다 짐작하시겠죠. 전기에너지를 100% 효율로 다 쓴다는 거죠. 그래서 미국이 전전긍긍하고 일본이 오열하고 중국이 애걸복걸하는 가운데 우리나라가 지구정복 0순위에 등극하는 시나리오가 나오는 건데, 상상으로 즐거운건 즐거운거고 이 상상이 왜 상상에만 머무를지도 모를 이유를 한번 알아봅시다. -와우

논문에 나와있는 초전도 현상 가설을 보면
Pb2+ 이온(직경 133 pm로 측정) 중 일부가 Cu2+ 이온(직경 87 pm로 측정)으로 치환되면 부피가 0.48% 감소하면서 물질 내부로 향하는 내부응력이-삐
하여간 LK99의 독특한 분자배열 방식으로 초전도현상이 가능하다는 겁니다. 그러나 이미 국내 초전도학회에서 엘케이99는 구라다 라고 발표를 했고 여러 가지 어른의 사정으로 원래 이쪽 학계의 전체적인 분위기에서는 회의적인 의견이 많다고 합니다. 근데 이런 상황에서 로렌스 버클리 연구소 그것도 미국 국립연구소에서 원피스-아니 초전도체는 있다 라고 선언을 해버린 겁니다.

LK99 말인가? 원한다면 주도록 하지···. 레시피대로 잘 구워봐라. 상온초전도체 전부를 거기에 두고 왔으니까.
해서 대항해 아니 대굽기시대가 열렸지만, 진짜 초전도체가 되는 건가? 모두가 의심하고 있을 때 버클리 연구소가 뜬금 등판해서 상온초전도체는 실존한다고 선언을 해버린 겁니다.
그런데도 여전히 현실에선 어림도 없단 얘기가 나옵니다. 이론일 뿐 실현가능성이 없다고요.
회의론자들의 의견을 보면
레시피가 요구하는 것은 제조 과정에서 납(Pb), 구리(Cu) 원자들을 요리조리해서 LK-99 결정의 특정한 위치 1곳에는 납 원자가 들어가야 하고, 나머지 1곳에는 구리 원자가 들어가도록 해야 한다는 건데 이게 시뮬레이션으론 원하는 위치에 꽂을 수 있지만 실제 조리 상황에선 말처럼 쉬운 게 아니라는 거지

즉 한두 군데서뿐이 아니라 한 조각의 LK-99를 구성하는 수억, 수십억 개의 원자 자리에 각각 납과 구리가 하나씩 쏙쏙 들어갔을 경우 LK-99는 진짜 초전도체의 성질을 보일 수도 있다! 는 게 로렌스 버클리 연구소의 시뮬레이션 결과라는 거

원자는 알다시피 아주아주 작고 마음대로 컨트롤할 수도 없으니 논문이 공개된 이후로 일주일 동안 여러 연구소에서 재현 실험 할 때마다 각기 조건이 완벽히 일치하지 않으니 결과 또한 모두 제각각인 거야. -삐
어떤 이는 이 상황을 파칭코에 비유하기도 하더군요. 파칭코 구슬이 특정자리에 들어갔을 때 잭팟이 터지듯이 구리원자가 특정위치에 들어가야 초전도체가 완성인 것이라고. 그런데 물체를 구성하는 원자는 오조오억개 이상이니 그 자리에 다 맞게 구리원자를 배치하는 게 현실적으로 불가능한 것이라고요.
이 의견대로라면 상온초전도체 상용화는 오억년이 걸릴지도 모르겠는데요. 그런데 LK99를 만든 연구진은 겨우 천번의 시도 끝에 만들었으니 대단히 운이 좋은-삐
어쩌면 우리 연구진이 만든 레시피라는게 우연의 산물이라면 재현성이 없을지도 모릅니다. 나는 되는데 너는 안된다면 이건 레시피도 아니고 상용화가 될 수 없죠. 물론 그래도 충분한 가치가 있다고 생각합니다. 성공한 샘플만 확실하다면 추가연구로 상용화를 앞당길 수 있죠.

그런데 공개한 샘플이 초전도체가 맞느냐는 의심도 있습니다. 초전도체의 성질중 하나인 마이스너 효과인데요. 아시다시피 초전도체는 자석위에서 공중부양을 합니다. 그런데 공개된 샘플은 반쪽만 공중부양을 하거든요. 이거는 자석으로도 재연이 가능합니다. 보시죠

그래서 안될과학의 공진도 조심스런 의문을 제기한 것이구요. 근데 저는 더 의심이 가는 게 부양하고 있는 반쪽이 조금 짤려있습니다. 이렇게요. 그럼 가운데를 축으로 좌우로 나누었을 때 모자란 한쪽은 반대쪽보다 더 가볍습니다. 여기에 그 축을 기준으로 반대쪽에만 자성이 있는 물질을 배합했다고 가정하면 반대쪽에만 인력이 작용하고 공개영상과 같은 반쪽 공중부양이 가능하지요. 오뚝이같은 거라 생각하면 쉽습니다. 연구진은 불완전한 샘플이라 그렇다고 했지만 하필 샘플모양이 왜 저렇게 생겼을까요? 아 지금은 지구정복 시나리오로 지금 전국민이 행복할 때이니 더 이상의-삐

어쨌든 연구진은 논문에서 이론적 설명도 하고 있습니다.
초전도 현상 가설
Pb2+ 이온(직경 133 pm로 측정) 중 일부가 Cu2+ 이온(직경 87 pm로 측정)으로 치환되면 부피가 0.48% 감소하면서 물질 내부로 향하는 내부응력이-삐
저 파란 부분의 외부 납분자를 구리로 도핑하면...파란 색 영역이 작아짐과 동시에 (a)부분의 빨간 6각의 모양이 약간 수축한다고 합니다. 이렇게 된다면 (a) 부분의 빨간색 납분자 가운데에서는 양자터널링 현상-삐 암튼 이렇게 초전도 현상이 발생되는 거 같다는 게 논문의 주장입니다.
근데 논문에서 밝히고 있는 화학식이
Pb2(SO4)O + Cu3P + O2 (g) → Pb10-xCux(PO4)6O + S (g), 여기서
이렇게 분자간 계수가 전혀 맞지 않습니다.
https://youtube.com/clip/UgkxTDuhXacI...

제가 알고 있는 화학식과는 다른데요, 처음엔 무기화학 전공으로 깊게 들어가면 저렇게도 가능한가 싶었습니다. 유기화학과 생화학에선 전혀 있을 수 없는 화학식이구요.
참고로 포도당의 합성의 화학식은 이렇습니다.
 6CO 2 + 12H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O + 6O 2 
수학공식처럼 좌변과 우변의 원자수 합이 일치하지요. 질량보존의 법칙에도 들어맞고요.

알고보니 연구진의 실수라고 합니다. 정상적인 화학식은 이렇습니다.

헐
그래서인지 미국 메릴랜드대학의 SNS 계정에 논문에 대한 리뷰가 올라왔는데
얘들 논문 보니까 초전도체 초짜도 모르는 거 같다 는 식으로 혹평합니다.
이 논문이 우리대학교 학부 프로젝트였다면 에프를 주었을 것. 아 박사학위도 아니고 학부과정 보고서 수준도 못된다고.. 어느 부분을 콕 짚지는 않았지만 이런 실수도 그중 하나였겠죠.

여기서 한가지 더 의문이
정상적인 화학식이 이렇다면 제조과정에서 생기는 불순물은 어떻게 처리하는 거죠? 설마 그것들까지 다 혼합해서 만들지는 않겠죠? 그랬다면 화학식에서 누락하진 않았을 테고. 아쉽게도 레시피에는 불순물 즉 논문에 생략된 부수 물질에 대한 처리과정이 없었습니다. 전세계 기관에서 지금 굽고 있을텐데 이렇다 할 결과가 안나오는 것도 그때문인지도 모르겠네요. 하긴 아르키메데스도 물질의 비중을 발견하고 목욕탕에서 옷입는 것도 까먹고 달려나왔으니 이 연구진도 너무 흥분해서 그랬던 걸로 일단 칩시다. 과연?

다시 초전도체 원리로 돌아가서
미국 버클리 연구소가 발표했던 상온초전도체의 이론적 가능성은 이렇습니다.

로렌스 버클리 국립연구소는 강력한 컴퓨팅 성능을 사용하여 이를 시뮬레이션하고 이 물질의 '전자 구조', 즉 물질에서 사용 가능한 전도 경로에 어떤 일이 일어나는지 살펴봤습니다. 그 결과 전자가 '초전도'할 수 있는 적절한 조건과 위치에 있는 전자의 전도 경로가 있다는 것이 밝혀졌습니다. 더 쉽게 말하면, '해발 0피트'와 같이 전기 에너지의 해수면과 같은 '페르미 표면'에 가까웠습니다. 비행기가 더 많은 양력을 제공하는 '지면 효과'로 인해 해수면 가까이에서 비행하기가 더 쉬워지는 것과 비유할 수 있습니다. -참쉽죠

쉽게 설명한다는 비유도 무슨 소린지 어려운데요. 더 단순히 설명하면 시뮬레이션 결과 에너지와 전자 밴드 구조 그래프에서 초전도 현상이 가능함을 발견했다고 합니다.

그림에서 이 부분이 바로 그거라고 하네요. 버클리 국립연구소가 LK99의 상온초전도성이 이론적으로 가능하다고 발표한 것이 바로 이것이구요.

그런데 앞서도 말했지만 이건 이론이구요. LK99가 현실적으로 상온초전도체로 가능하려면 제조과정에서 파칭코에 성공해야 한답니다. 근데 야매가 보기에 LK99 제조 성공이 파칭코 정도의 극악확률은 아닌 것 같구요. 연구와 노가다를 결합하면 그보다는 높은 확률로 제조에 성공할 것 같습니다.

일반적으로 고체. 무기, 배위 및 유기금속 화합물 등을 구성하는 입자나 분자는 3차원적으로 규칙적이고 반복되는 배열을 하고 있습니다. 화합물이 만들어지면서 자연적으로 반복되는 구조이기 때문에 LK99도 회의론자들이 말하듯이 원자를 하나하나 맞추는 것이 아닐 수도 있습니다.
다만 결정구조에 워낙 여러 원자들이 복잡하게 얽혀있는 지라 동소체처럼 동일 분자식에서 여러 가지 결정구조가 나올 수는 있습니다. 그중에서 꼭 알맞는 구조의 물질을 만드는 것이 쉽지 않을 것이구요. 그리고 하나 더 비관적인 가설을 추가하자면 논문에서 밝히고 있는 결정구조에서 구리원자가 여러 납원자중 하나를 대체하는 것이기에 화학식에만 맞게 랜덤으로 구리원자가 대체될 수도 있습니다. 화학식상에서 대체가능한 납원자는 무려 10개이지요. 그렇다면 단순계산으로도 가능한 경우의 수는 10의 엔승으로 늘어납니다. 결정구조에서 원자들이 규칙적이고 반복되는 배열을 한다고 했지만 여기에서 구리는 단순히 납의 위치를 대신하기 때문이죠. 그렇다면 이건 뭐 파칭코 오조오억개를 맟추는 셈인데, 연구진들이 천번의 시도에서 성공했다면 구리원자가 랜덤으로 들어가는 건 아닐 것 같습니다. 그 단서는 논문에도 있는데요, 구리원자도 뭔가 규칙적으로 결합에 참여하고 있다고 합니다.