每經(jīng)編輯｜盧祥勇 蓋源源    

近日，在拉斯維加斯舉行的美國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)議上，美國(guó)羅切斯特大學(xué)的物理學(xué)家蘭加·迪亞斯（Ranga Dias）及其團(tuán)隊(duì)宣布，他們已經(jīng)創(chuàng)造出一種可以在室溫條件下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的全新材料。

據(jù)報(bào)道，這個(gè)團(tuán)隊(duì)找到了一種新的材料，名為三元镥氮?dú)潴w系(ternary lutetium-nitrogen hydrogen system)，實(shí)現(xiàn)了常溫超導(dǎo)?；谶@種材料，在1GPa壓強(qiáng)下，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的最高溫度只要294K，也就是室溫21度左右，已經(jīng)達(dá)到了人類生活的常溫水平。消息發(fā)布后，在全球引起軒然大波。

迪亞斯（圖片來源：羅徹斯特大學(xué)）

3月9日，蘭加·迪亞斯在接受了《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者獨(dú)家專訪時(shí)表示，對(duì)其團(tuán)隊(duì)此次的全新發(fā)現(xiàn)充滿信心，他認(rèn)為這將是一項(xiàng)重塑21世紀(jì)的革命性技術(shù)。不過他同時(shí)還指出，“要將我們對(duì)室溫超導(dǎo)新材料的發(fā)現(xiàn)應(yīng)用到任何規(guī)模的現(xiàn)實(shí)世界中，還需要幾年的艱苦工作?！?/span>

然而，3月15日，南京大學(xué)聞?；F(tuán)隊(duì)在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv提交了一篇包括9名作者、長(zhǎng)達(dá)16頁的研究論文，直截了當(dāng)否定了迪亞斯的研究結(jié)論。論文結(jié)論稱：“我們的實(shí)驗(yàn)清楚地表明，從環(huán)境壓力到6.3GPa，溫度低至10K（約-263攝氏度），镥氮?dú)洳牧螸uH2±xNy中不存在超導(dǎo)性。”這距離迪亞斯的研究發(fā)布只有8天。

壓力提升6倍都未能復(fù)現(xiàn)原試驗(yàn)結(jié)果

“這個(gè)結(jié)論肯定是推翻了，毋庸置疑的?！蹦暇┐髮W(xué)超導(dǎo)物理和材料研究中心主任聞?；?duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》表示。他的語氣足夠堅(jiān)決。

中國(guó)科學(xué)報(bào)報(bào)道截圖

“這個(gè)結(jié)論”，指的就是當(dāng)下大火的美國(guó)羅切斯特大學(xué)迪亞斯團(tuán)隊(duì)的室溫超導(dǎo)研究。他們宣稱自己研發(fā)的一種镥氮?dú)洳牧显诮?萬個(gè)大氣壓（1GPa）下實(shí)現(xiàn)了室溫超導(dǎo)。

從1968年到今天，物理學(xué)家一直在研究與氫有關(guān)的超導(dǎo)屬性，硫化氫、稀土氫化物和堿土氫化物可以在超過200K的溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)。迪亞斯團(tuán)隊(duì)這次將氫化镥中的部分氫換成氮，并宣稱在1GPa、20攝氏度的最高轉(zhuǎn)變溫度下測(cè)量到了超導(dǎo)。如果被證實(shí)，這將是史無前例的一大進(jìn)步。

聞?；?圖片來源：南京大學(xué)官網(wǎng)

實(shí)驗(yàn)并非完全復(fù)刻。聞?；l(fā)現(xiàn)，Dias給的制備樣品方案幾乎不可行，于是他們結(jié)合自己的條件，完全以新的方式進(jìn)行合成并得到了镥氮?dú)洳牧稀射線衍射儀技術(shù)檢查顯示，該材料結(jié)構(gòu)與Dias的樣品幾乎一致，且能量色散X射線光譜儀分析也發(fā)現(xiàn)了氮元素。

聞?；F(tuán)隊(duì)隨即在6萬個(gè)大氣壓以下的不同壓力中，對(duì)該材料電阻進(jìn)行了測(cè)量，發(fā)現(xiàn)低至10K都沒有超導(dǎo)發(fā)生。同時(shí)，他們也進(jìn)行了仔細(xì)的磁化測(cè)量，發(fā)現(xiàn)沒有超導(dǎo)所需的抗磁信號(hào)。聞海虎說，這些發(fā)現(xiàn)足以否定迪亞斯團(tuán)隊(duì)的常溫低壓下的超導(dǎo)結(jié)論。

聞?；F(tuán)隊(duì)發(fā)文稱，“通過將壓力從1 GPa增加到6 GPa，我們看到金屬行為逐漸優(yōu)化，但在10 K以下并沒有顯示超導(dǎo)性。磁化溫度依賴性顯示在100至320 K之間大致為平坦特征，并且磁化在100 K時(shí)隨著磁場(chǎng)增加而增加，這些都不符合在100 K時(shí)的超導(dǎo)性質(zhì)。因此，我們得出結(jié)論，在低于6 GPa的壓力下，氮摻雜的镥化氫中不存在近常溫超導(dǎo)?！?/span>

羅切斯特大學(xué)官網(wǎng)截圖

換言之，該材料在10 K至320 K的溫度范圍內(nèi)都沒有出現(xiàn)任何超導(dǎo)的跡象，即便將壓力提升到了迪亞斯聲稱最低壓力1Gpa的6倍，都沒有復(fù)現(xiàn)出迪亞斯原本的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

聞海虎考慮得更嚴(yán)謹(jǐn)。他說，這個(gè)材料在幾十萬個(gè)大氣壓下是否會(huì)出現(xiàn)高溫超導(dǎo)還不能下結(jié)論，“我們也正在做”。

多個(gè)中科院團(tuán)隊(duì)復(fù)刻實(shí)驗(yàn)

實(shí)際上，在聞海虎團(tuán)隊(duì)之前，已有中科院物理所的靳常青研究員團(tuán)隊(duì)、程金光研究員團(tuán)隊(duì)先后在預(yù)印本網(wǎng)站上發(fā)布了針對(duì)镥化氫化合物的重復(fù)實(shí)驗(yàn)，迄今已有三個(gè)中國(guó)團(tuán)隊(duì)在重復(fù)迪亞斯的實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了不同的結(jié)果。

據(jù)中國(guó)科協(xié)旗下“返樸”微信公眾號(hào)報(bào)道，中科院物理所的程金光研究員團(tuán)隊(duì)更關(guān)注迪亞斯團(tuán)隊(duì)所展示的樣品所顯示出的與眾不同的顏色，通過實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)了深藍(lán)色的氫化镥在約2.2 GPa時(shí)變成粉紅色，在約4 GPa時(shí)又變成亮紅色。這與迪亞斯團(tuán)隊(duì)所發(fā)表的實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常類似，也說明迪亞斯團(tuán)隊(duì)確實(shí)采用的是氫化镥材料，也在高壓下發(fā)生了顏色變化。然而程教授將這種材料一直加壓到7.7GPa，溫度一直降低到1.5K，仍然沒有看到絲毫超導(dǎo)的跡象。程金光團(tuán)隊(duì)的工作并沒有摻雜氮，只看到顏色變化，沒有看到超導(dǎo)，嚴(yán)格來說也不能算是對(duì)迪亞斯團(tuán)隊(duì)工作的完整驗(yàn)證。需要特別注意的是，聞?；⒔淌趫F(tuán)隊(duì)的工作，并沒有看到材料顏色在高壓下的變化。所以，迪亞斯團(tuán)隊(duì)的工作里，材料顏色變化和所謂“室溫超導(dǎo)”到底有沒有直接聯(lián)系，還是一個(gè)大大的問號(hào)。

3月9日，中科院物理所的靳常青研究員團(tuán)隊(duì)就率先貼出了他們自己在這方面的工作。原來，镥氫化物確實(shí)是一種超導(dǎo)材料，只不過它無法在只有幾GPa的壓強(qiáng)下就實(shí)現(xiàn)，更不要說室溫超導(dǎo)了。靳常青教授的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在218 GPa的壓強(qiáng)下，氫化镥的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度是71 K，如果壓強(qiáng)降低到181 GPa的話，轉(zhuǎn)變溫度會(huì)降低到65 K。需要提醒的是，靳常青團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的镥氫化物超導(dǎo)體，分子式是Lu4H23，“含氫量”要遠(yuǎn)大于迪亞斯團(tuán)隊(duì)公布的LuH3-xNy，或許，這才是镥氫化物超導(dǎo)材料的真實(shí)情況。

值得注意的是，迪亞斯團(tuán)隊(duì)此次提出的室溫超導(dǎo)材料之所以引發(fā)如此廣泛的質(zhì)疑，與其去年同題論文被《自然》撤稿密不可分。

2020年10月15日，迪亞斯博士的團(tuán)隊(duì)曾在《自然》雜志刊文，稱他們?cè)?60萬個(gè)大氣壓下，成功創(chuàng)造出了臨界溫度約為15℃的室溫超導(dǎo)材料，這也是人類首次實(shí)現(xiàn)“室溫超導(dǎo)”。該文章還成為當(dāng)月《自然》封面文章，引起軒然大波，因?yàn)橥ǔ碚f，超導(dǎo)現(xiàn)象離不開極低的溫度。然而，2022年9月26日，《自然》雜志引用其他科學(xué)家在之前兩年提出的質(zhì)疑，將其論文進(jìn)行了撤稿處理。

編輯|盧祥勇 蓋源源

校對(duì)|段煉

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