文圖片來源：南京大學(xué)中國科學(xué)報(bào)“這個(gè)結(jié)論肯定是推翻的，毫無疑問。”南京大學(xué)超導(dǎo)物理與材料研究中心主任文用堅(jiān)定的語氣對《中國科學(xué)報(bào)》說這句話。“這個(gè)結(jié)論”指的是美國羅切斯特大學(xué)Ranga Dias團(tuán)隊(duì)的室溫超導(dǎo)研究。他們聲稱，他們開發(fā)的一種镥氮?dú)洳牧弦呀?jīng)在近10，000個(gè)大氣壓下實(shí)現(xiàn)了室溫超導(dǎo)。

3月15日，溫的團(tuán)隊(duì)在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv上提交了一份包括9名作者的16頁研究論文，直接否定了迪亞斯的研究結(jié)論。論文的結(jié)論是：“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10 K，镥氮?dú)洳牧螸uH2 xNy不存在超導(dǎo)性”，這距離Dias的研究發(fā)布只有8天。如果被錘到，迪亞斯又要被打臉了。重復(fù)Dias實(shí)驗(yàn)

3月7日，在美國物理學(xué)會會議上看到迪亞斯報(bào)告的結(jié)果后，文胡亥迅速安排重復(fù)實(shí)驗(yàn)。“我們的初步樣品很快就出來了，然后做了一些調(diào)整。”。為什么效率這么高？文說，這是他們團(tuán)隊(duì)加班加點(diǎn)的結(jié)果。事實(shí)上，這種復(fù)制實(shí)驗(yàn)“并不十分困難”，但“仍然很難測量”，因?yàn)樗枰?xì)的信號，數(shù)據(jù)分析也很困難。好在他們“平時(shí)積累不錯(cuò)”。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)沒有完全復(fù)制。文胡亥發(fā)現(xiàn)迪亞斯給出的樣品制備方案幾乎不可能，于是他們結(jié)合自身?xiàng)l件，用一種全新的方式合成，得到了镥氮?dú)洳牧稀射線衍射儀顯示該材料的結(jié)構(gòu)與Dias幾乎相同，能量色散X射線譜儀也發(fā)現(xiàn)了氮。

文的團(tuán)隊(duì)隨即測量了該材料在6萬個(gè)大氣壓以下不同壓力下的電阻，發(fā)現(xiàn)低至10 K也不存在超導(dǎo)，同時(shí)他們還做了仔細(xì)的磁化測量，發(fā)現(xiàn)不存在超導(dǎo)所需的反磁信號。文胡亥說，這些發(fā)現(xiàn)足以否定迪亞斯在室溫和低壓下的超導(dǎo)結(jié)論。

因?yàn)镈ias沒有說明其研究材料中的氮含量，所以目前只能從物質(zhì)結(jié)構(gòu)方面來討論。文說，雖然樣品中的氮含量可能不同，但物質(zhì)結(jié)構(gòu)是相同的，三種元素都是。在這種情況下，應(yīng)該會產(chǎn)生超導(dǎo)。"不能說這種成分的變化將決定超導(dǎo)性或非超導(dǎo)性."

為什么Dias的制樣方案不可行？迪亞斯的方案是用兩個(gè)小鉆石在65攝氏度下將微腔中的镥、氮和氫加壓到1萬個(gè)大氣壓。文分析說，Dias的材料制備方法明顯不合理。65攝氏度太低了，在這個(gè)溫度下金屬能和氮?dú)狻錃獍l(fā)生反應(yīng)是不可想象的。

文胡亥說，迪亞斯可能給了一個(gè)錯(cuò)誤的條件<愛尬聊_百科詞條>，也許是因?yàn)闇囟壬倭艘粋€(gè)“0”，“除非用激光加熱，否則很難做成”，但迪亞斯沒有提到激光。文的研究小組用高溫高壓爐進(jìn)行燃燒，很快就得到了氮?dú)滹宀牧稀Ｎ暮フJ(rèn)為它更嚴(yán)格。他說，這種材料在幾十萬個(gè)大氣壓下是否會出現(xiàn)高溫超導(dǎo)，還不能下結(jié)論。“我們也在做。”需要更多的驗(yàn)證。

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)性質(zhì)。硫化氫、稀土氫化物和堿土金屬氫化物在超過200K K的溫度下可以轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)，Dias團(tuán)隊(duì)這次用氮?dú)馊〈藲浠逯械牟糠謿洌⒙暦Q超導(dǎo)性是在最高轉(zhuǎn)變溫度1GPa和20攝氏度下測得的。如果得到證實(shí)，這將是前所未有的進(jìn)步。

此前，中國科學(xué)院物理研究所研究員金長青提到了迪亞斯研究的幾個(gè)疑點(diǎn)細(xì)節(jié)，包括合成樣品的結(jié)構(gòu)不清楚和氫含量低。為什么氫的含量如此重要？這與學(xué)術(shù)界對超導(dǎo)的一種固有認(rèn)識有關(guān)。一般來說，超導(dǎo)材料中氫含量越高，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度越高。

加州州立大學(xué)北嶺分校計(jì)算化學(xué)家、副教授苗生茂告訴《中國科學(xué)報(bào)》，富氫超導(dǎo)體和低氫超導(dǎo)體是“完全不同的體系”，迪亞斯的結(jié)論顛覆了現(xiàn)有的認(rèn)識。比如十氫化鑭的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度是零下13攝氏度，已經(jīng)很高了；而在Dias的镥氮?dú)洳牧现校澹簹涞哪柋刃∮?，遠(yuǎn)低于十氫化鑭，但其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高于十氫化鑭。

苗生茂說，很難想象Dias的鐠氮?dú)洳牧蠒蔀殡?聲子耦合超導(dǎo)體。基于電子-聲子耦合理論，計(jì)算出這種材料的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度應(yīng)該在十k以上，他提出，高壓實(shí)驗(yàn)很難做，樣品特別小，合成條件很難做到非常均勻，信號測量的噪聲很大，這些都是容易誤判的因素。除了文團(tuán)隊(duì)的論文，最近還發(fā)表了幾篇關(guān)于镥氫材料的類似研究。

更早的研究來自金長青的團(tuán)隊(duì)。3月9日，他們在arXiv發(fā)表了一項(xiàng)研究，稱氫氧化镥在218GPa壓力下的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為71k；當(dāng)壓力釋放到181GPa時(shí)，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度下降到65 K，這些超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度遠(yuǎn)低于室溫。3月12日，中國科學(xué)院物理研究所研究員成進(jìn)廣在arXiv上發(fā)布了另一項(xiàng)研究。雖然他們的材料中沒有添加氮，但他們在高達(dá)7.7GPa的壓力下對二氫镥的測量表明，在低至1.5K K的溫度下沒有超導(dǎo)性。

值得注意的是，迪亞斯的兩次“犯罪記錄”讓人無法對他的研究放心。可測試性、可重復(fù)性和透明度是科學(xué)研究可信度的重要因素。Dias之前的兩項(xiàng)重要研究，包括發(fā)表在《中國科學(xué)報(bào)》雜志上的金屬氫的研究和發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的碳?xì)?硫超導(dǎo)電性的研究，都沒有這些因素。

《自然》雜志也注意到了迪亞斯的過去。美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的金長青和大衛(wèi)切伯利在本刊上發(fā)表評論文章稱，由于迪亞斯關(guān)于氫硫化物高溫超導(dǎo)性的論文被撤回，其最新研究的獨(dú)立測量數(shù)據(jù)將有助于消除疑慮。

苗也提醒，既然《自然》雜志接受了Dias的工作，就要認(rèn)真討論。如果要否定他的工作，需要更多的證據(jù)和反復(fù)驗(yàn)證，應(yīng)該很快會有幾篇驗(yàn)證論文發(fā)表。相關(guān)論文資料：https://doi.org/10.48550/arXiv.2303.08759.