Технология, которая может изменить всё: материал LK-99

Наука и технологии, исследования и разработки – именно они являются двигателем прогресса, катализатором развития человеческой цивилизации. Огонь, колесо, порох, парус, сталь, бетон, паровой двигатель, электричество, двигатель внутреннего сгорания, антибиотики, прививки, транзистор, реактивный двигатель и ядерная энергия – этот список можно продолжать очень долго. Каждое из этих открытий так или иначе изменяло как жизнь отдельных людей, так и человечества в целом.

Заглянуть в будущее

В какой-то момент наука стала предсказывать появление той или иной технологии, которая, в случае её реализации, должна будет радикально повлиять на дальнейший ход истории. К таким технологиям можно отнести термоядерный реактор, клонирование, препараты, замедляющие, останавливающие или обращающие вспять старение, нанотехнологии (это понятие изрядно опошлено и дискредитировано маркетингом и чинушами), квантовые компьютеры, искусственный интеллект и многое другое.

Спрос на «будущее» приводит к появлению иллюзий, ложных надежд и открытий. Какие-то получаются случайно, в результате ошибки – неправильно проведённого эксперимента или его неверно оцененных результатов, а какие-то являются следствием банального мошенничества ради денег и славы – достаточно вспомнить «нанофильтры» очистки воды, технологию холодного ядерного синтеза, катализатор энергии Росси, различные лекарства, дарующие почти вечную жизнь, и так далее и тому подобное.

Что поделать, люди ходят жить долго, быть здоровыми, иметь дешёвую и чистую энергию, верить в чудо, чем и пользуются различного рода мошенники и авантюристы. Кроме того, распространению околонаучных мифов способствует определённая деградация населения развитых стран планеты – забавно и одновременно немного страшно наблюдать за тем, как люди отрицают науку и технологии, одновременно активно пользуясь их достижениями, например, в виде смартфонов и современных автомобилей, зато с готовностью верят в гороскопы, гадания, суеверия и прочее мракобесие.

Характерно, что даже когда появляется достоверная информация о том, что очередной «вечный двигатель» или «лекарство от старения» – это всего лишь мошенничество, то возникают многочисленные теории заговора о том, что масоны / нефтяные компании / фармкомпании / мировое правительство (нужное подчеркнуть) просто скрыли правду, купили/убили разработчика, чтобы не потерять прибыль, впрочем, кто знает, на 100 % нельзя исключать и такой сценарий развития событий…

Одной из технологий, которая может оказать революционное влияние на ход человеческой истории, является эффект высокотемпературной сверхпроводимости, когда передача электрической энергии осуществляется без потерь на сопротивление материала.

Грааль современной физики

Речь идёт именно о материале, который сможет обеспечить эффект сверхпроводимости при комнатной температуре, поскольку технически сверхпроводящие материалы созданы уже достаточно давно, вот только эффект сверхпроводимости они обеспечивают при крайне низких температурах, и чем при более высокой температуре тот или иной материал обеспечивает эффект сверхпроводимости, тем сложнее его произвести, для этого требуются сложнейшие химические соединения, получаемые при огромном давлении и температурах. Проблема усугубляется тем, что до сих пор нет окончательной физической теории, объясняющей эффект сверхпроводимости, поэтому разработки новых сверхпроводящих материалов зачастую ведутся опытным путём, проще говоря – «методом научного тыка».

И вот, 30 апреля 2023 года на южнокорейском ресурсе journal.kci.go.kr была опубликована информация о получении материала, обладающего сверхпроводимостью при комнатной температуре. А 22 июля 2023 года эта информация была опубликована на сайте arXiv.org, после чего она получила мировую известность.

Синтезированный корейскими учёными материал LK-99, по их утверждению, демонстрировал все характеристики, свойственные сверхпроводникам, в том числе он обладал нулевым сопротивлением току при температуре около 30 градусов Цельсия (сверхпроводимость полностью терялась лишь после преодоления отметки в 127 градусов Цельсия), а также проявлял эффект Мейсснера – парил в воздухе в магнитном поле, являясь при этом немагнитным материалом.

Мало того, что новаторский материал LK-99 обладает сверхпроводимостью при комнатной температуре, так он ещё и достаточно прост в получении, настолько, что теоретически его можно произвести в продвинутой школьной лаборатории.

Материал LK-99 является свинцово-апатитовой структурой, которая получается в результате объединения минералов ланаркита (Pb2SO5) и фосфида меди (Cu3P), которые затем обжигаются в течение четырёхдневного многоэтапного процесса твердофазного синтеза. Сверхпроводимость материала LK-99 обусловлена незначительными структурными искажениями, вызванными объёмной усадкой на 0,48 % кристаллической структуры материала, которая вызывается замещением ионами Cu2+ ионов Pb2+ в изоляционной сети фосфата Pb. При этом изменения кристаллической структуры остаются стабильными, что обеспечивает сохранение сверхпроводимости.

На текущий момент открытие подтвердили две научные группы: специалист из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли Синеад Гриффин (Sinead Griffin) проанализировала структуру материала на суперкомпьютере лаборатории, при этом моделирование подтвердило заявленные корейцами характеристики материала LK-99, а китайские учёные из Хуачжунского университета науки и технологии воспроизвели в своей лаборатории представленный корейцами техпроцесс, самостоятельно синтезировали образец материала LK-99 и проверили его левитацию в магнитном поле.

Проблема в том, что теоретическое заключение Синеад Гриффин имеет небольшую ценность без практического воспроизведения результатов, не исключено, что это лишь попытка «примазаться к истории», а опыт китайских учёных пока выглядит не очень достоверно – слишком маленький образец, слишком невнятные ракурсы съёмки.

Безграничные перспективы

Оценить влияние, которое окажет на науку и промышленность материал, обладающий сверхпроводимостью при комнатной температуре, очень сложно. Одно можно сказать точно – изменения будут революционные, 5–10 лет – и это будет совсем другой мир.

В каких областях произойдут наиболее значительные изменения?

Разумеется, в первую очередь это энергетика – новые высокоэффективные электрогенераторы, электродвигатели, аккумуляторы электрической энергии, передача электроэнергии практически без потерь. Вполне возможен прорыв в части создания термоядерного реактора.

Это радикально повлияет не только на рынки сырья и энергетики, но и приведёт к взрывному распространению электрического транспорта – уже сейчас отдельные образцы электромобилей превосходят по характеристикам своих бензиновых и дизельных собратьев, а с применением сверхпроводящих материалов отрыв будет столь значителен, что пользоваться автомобилями с ДВС (двигатель внутреннего сгорания) просто никто не захочет.

Значительно расширится и ниша электрических летательных аппаратов, как пилотируемых, так и беспилотных. Можно ожидать появления большого количества полностью электрических и гибридных судов всех классов. Ну и разумеется – поезда на магнитной подушке.

Затем идёт электроника – новые типы процессоров, памяти, квантовые компьютеры, компактные сканеры МРТ (магнитно-резонансная томография), учёные получат в своё распоряжение высокоэффективные ускорители частиц, электронные сканирующие микроскопы.

Всё это может привести (и приведёт) к дальнейшим прорывам в науке, иными словами, материал, обладающий сверхпроводимостью при комнатной температуре, даст сильнейшую положительную обратную связь в области развития технологий и совершения научных открытий.

Ну и, разумеется, нам никуда не деться от применения всех этих технологий в военных целях.

Как и в случае с автотранспортом, наземные боевые платформы как минимум будут выполнены по гибридной схеме, в то же время множество боевых машин, особенно в лёгкой весовой категории, преимущественно беспилотных и дистанционно управляемых, станут полностью электрическими.

Широкое распространение получат «атмосферные спутники» – электрические дроны, способные годами парить в стратосфере, выполняя задачи по ведению разведки и обеспечению связи.

Уже сейчас специальные подразделения ведущих стран мира рассматривают электрические летательные аппараты в качестве высокоэффективных и малозаметных средств передвижения, а после внедрения технологий на базе высокотемпературного сверхпроводника эти машины станут намного совершеннее.

Возможности неатомных подводных лодок (НАПЛ) ещё больше приблизятся к тем, что сейчас имеются только у атомоходов. Ну и, конечно, широчайшее распространение получат морские дроны всех классов.

Логичным следствием прорывов в электроэнергетике станет совершенствование и распространение энергетического оружия – лазеров и источников электромагнитного излучения других диапазонов длин волн, будут реанимированы проекты рельсовых пушек и пушек Гаусса.

Совершенствование радиолокационных станций (РЛС) сделает бессмысленными существующие технологии снижения заметности, однако, вполне вероятно появление технологий создания умной обшивки, способной активно препятствовать работе радаров противника.

Квантовые средства связи обеспечат гарантированное шифрование информации, а квантовые компьютеры позволят с высокой вероятностью взломать существующие квантово-незащищённые средства связи противника.

Стремительный рывок технологий обеспечит появление новых сильных региональных игроков, пересечение глобальных интересов государств и корпораций. Всё это создаст множество поводов для возникновения горячих точек.

Однако может сложиться и так, что старые конфликты станут неактуальны, и какую-нибудь Украину просто задвинут в «пыльный ящик».

Выводы

Судя по всему, чуда не произошло – по последней информации, полученные в ходе экспериментов независимых лабораторий образцы материала, аналога материал LK-99, не обладают свойствами сверхпроводника.

В частности, по оценке специалистов Центра высокотемпературной сверхпроводимости и квантовых материалов им. В. Л. Гинзбурга ФИАН он вообще является диэлектриком. Аналогичная информация поступает и из других университетов различных стран мира.

С другой стороны, возможно, что полученный другими исследователями материал чем-то отличается от того, что был получен южнокорейскими учёными. В конечном итоге, правда вскроется достаточно быстро.

Что это было – мошенничество, некомпетентность или излишний оптимизм южнокорейских учёных?

Скорее всего, мы этого никогда не узнаем. Если же открытие подтвердится, то «запасаемся попкорном» – такого в новейшей истории ещё не было.

Вопрос в том, насколько сильно это или подобное открытие может повлиять на ход человеческой истории, как близко мы можем от него находиться, в какой мере неактуальными могут оказаться все политические, экономические и экологические прогнозы развития человечества, а также готовы ли мы к тому, сколь стремительно может измениться существующий сейчас мир?