南京大学闻海虎团队重复实验再次推翻美国室温超导轰动性研究?
3月15日,温的团队在预印本网站arXiv上提交了一份包括9名作者的16页研究论文,直接否定了迪亚斯的研究结论。论文的结论是:“我们的实验清楚地表明,从环境压力到6.3GPa,温度低至10 K,镥氮氢材料LuH2 xNy不存在超导性”,这距离Dias的研究发布只有8天。如果被锤到,迪亚斯又要被打脸了。重复Dias实验
3月7日,在美国物理学会会议上看到迪亚斯报告的结果后,文胡亥迅速安排重复实验。“我们的初步样品很快就出来了,然后做了一些调整。”。为什么效率这么高?文说,这是他们团队加班加点的结果。事实上,这种复制实验“并不十分困难”,但“仍然很难测量”,因为它需要精细的信号,数据分析也很困难。好在他们“平时积累不错”。
这个实验没有完全复制。文胡亥发现迪亚斯给出的样品制备方案几乎不可能,于是他们结合自身条件,用一种全新的方式合成,得到了镥氮氢材料。X射线衍射仪显示该材料的结构与Dias几乎相同,能量色散X射线谱仪也发现了氮。
文的团队随即测量了该材料在6万个大气压以下不同压力下的电阻,发现低至10 K也不存在超导,同时他们还做了仔细的磁化测量,发现不存在超导所需的反磁信号。文胡亥说,这些发现足以否定迪亚斯在室温和低压下的超导结论。
因为Dias没有说明其研究材料中的氮含量,所以目前只能从物质结构方面来讨论。文说,虽然样品中的氮含量可能不同,但物质结构是相同的,三种元素都是。在这种情况下,应该会产生超导。"不能说这种成分的变化将决定超导性或非超导性."
为什么Dias的制样方案不可行?迪亚斯的方案是用两个小钻石在65摄氏度下将微腔中的镥、氮和氢加压到1万个大气压。文分析说,Dias的材料制备方法明显不合理。65摄氏度太低了,在这个温度下金属能和氮气、氢气发生反应是不可想象的。
文胡亥说,迪亚斯可能给了一个错误的条件<爱尬聊_百科词条>,也许是因为温度少了一个“0”,“除非用激光加热,否则很难做成”,但迪亚斯没有提到激光。文的研究小组用高温高压炉进行燃烧,很快就得到了氮氢镥材料。文胡亥认为它更严格。他说,这种材料在几十万个大气压下是否会出现高温超导,还不能下结论。“我们也在做。”需要更多的验证。
从1968年到今天,物理学家一直在研究与氢有关的超导性质。硫化氢、稀土氢化物和碱土金属氢化物在超过200K K的温度下可以转变为超导状态,Dias团队这次用氮气取代了氢化镥中的部分氢,并声称超导性是在最高转变温度1GPa和20摄氏度下测得的。如果得到证实,这将是前所未有的进步。
此前,中国科学院物理研究所研究员金长青提到了迪亚斯研究的几个疑点细节,包括合成样品的结构不清楚和氢含量低。为什么氢的含量如此重要?这与学术界对超导的一种固有认识有关。一般来说,超导材料中氢含量越高,超导转变温度越高。
加州州立大学北岭分校计算化学家、副教授苗生茂告诉《中国科学报》,富氢超导体和低氢超导体是“完全不同的体系”,迪亚斯的结论颠覆了现有的认识。比如十氢化镧的超导转变温度是零下13摄氏度,已经很高了;而在Dias的镥氮氢材料中,镥:氢的摩尔比小于3,远低于十氢化镧,但其超导转变温度高于十氢化镧。
苗生茂说,很难想象Dias的镨氮氢材料会成为电-声子耦合超导体。基于电子-声子耦合理论,计算出这种材料的超导转变温度应该在十k以上,他提出,高压实验很难做,样品特别小,合成条件很难做到非常均匀,信号测量的噪声很大,这些都是容易误判的因素。除了文团队的论文,最近还发表了几篇关于镥氢材料的类似研究。
更早的研究来自金长青的团队。3月9日,他们在arXiv发表了一项研究,称氢氧化镥在218GPa压力下的超导转变温度为71k;当压力释放到181GPa时,超导转变温度下降到65 K,这些超导转变温度远低于室温。3月12日,中国科学院物理研究所研究员成进广在arXiv上发布了另一项研究。虽然他们的材料中没有添加氮,但他们在高达7.7GPa的压力下对二氢镥的测量表明,在低至1.5K K的温度下没有超导性。
值得注意的是,迪亚斯的两次“犯罪记录”让人无法对他的研究放心。可测试性、可重复性和透明度是科学研究可信度的重要因素。Dias之前的两项重要研究,包括发表在《中国科学报》杂志上的金属氢的研究和发表在《科学》杂志上的碳氢-硫超导电性的研究,都没有这些因素。
《自然》杂志也注意到了迪亚斯的过去。美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的金长青和大卫切伯利在本刊上发表评论文章称,由于迪亚斯关于氢硫化物高温超导性的论文被撤回,其最新研究的独立测量数据将有助于消除疑虑。
苗也提醒,既然《自然》杂志接受了Dias的工作,就要认真讨论。如果要否定他的工作,需要更多的证据和反复验证,应该很快会有几篇验证论文发表。相关论文资料:https://doi.org/10.48550/arXiv.2303.08759.