室溫超導(dǎo)研究劇情再度反轉(zhuǎn)。再次

2023年6月9日，反轉(zhuǎn)復(fù)現(xiàn)美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士拉塞爾·海姆利（Russell Hemley）教授團(tuán)隊(duì)在預(yù)印本平臺(tái)arxiv發(fā)表論文稱，美科其研究支持了美國(guó)羅徹斯特大學(xué)的學(xué)院宣布新聞蘭加·迪亞斯（Ranga Dias）團(tuán)隊(duì)3月在《自然》發(fā)表的研究結(jié)論，即氮摻雜氫化镥材料可以在近常壓下實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)。院士研究

這一結(jié)果讓迪亞斯甚為興奮。室溫6月13日，超導(dǎo)他在推特上表示，科學(xué)“我對(duì)這項(xiàng)工作感到滿意，再次它復(fù)制并證實(shí)了我們的反轉(zhuǎn)復(fù)現(xiàn)工作?！?/p>

海姆利是美科國(guó)際高壓領(lǐng)域著名專家，目前是學(xué)院宣布新聞伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校教授，也與迪亞斯團(tuán)隊(duì)有長(zhǎng)期的院士研究合作。

而此前，室溫南京大學(xué)教授聞?；F(tuán)隊(duì)于5月11日在線發(fā)表在《自然》雜志的超導(dǎo)論文稱，在高達(dá)40.1GPa的壓力下和低至2K條件下，氮摻雜氫化镥材料都不存在超導(dǎo)電性，更談不上常壓下的室溫超導(dǎo)。

此外，中國(guó)科學(xué)院物理研究所孫力玲團(tuán)隊(duì)及合作者與北京高壓科學(xué)研究中心毛河光團(tuán)隊(duì)合作，于5月16日在期刊《極端條件下的物質(zhì)與輻射》（MRE）發(fā)表的研究中采用了與迪亞斯報(bào)道的相同的方法制備了樣品并進(jìn)行了測(cè)量，并未發(fā)現(xiàn)氮摻雜氫化镥樣品的高溫超導(dǎo)性質(zhì)。

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在海姆利團(tuán)隊(duì)的論文中提及，他們使用了迪亞斯提供的氮摻雜氫化镥材料。作者稱，超導(dǎo)材料的成功合成，在很大程度上取決于樣品制備的細(xì)節(jié)。這些細(xì)節(jié)不同，決定了結(jié)果的差異，即使是采用迪亞斯團(tuán)隊(duì)的制作方式，也只有35%的成功率。但是文章中并未解釋需要注意哪些細(xì)節(jié)。

他們對(duì)比了聞?；F(tuán)隊(duì)和迪亞斯團(tuán)隊(duì)的材料制備細(xì)節(jié)：兩者只有壓力相同，溫度和原材料都不同。聞?；F(tuán)隊(duì)用了比例為 2:8 的氯化銨（NH4Cl）和氫化鈣（CaH2）作為氮源和氫源，在573-623 K下與镥金屬反應(yīng)；迪亞斯團(tuán)隊(duì)用的是1:99 的氮?dú)?氫氣混合物在338 K下與镥箔發(fā)生反應(yīng)。

文章沒有對(duì)孫力玲團(tuán)隊(duì)采用迪亞斯相同材料制備方法的研究進(jìn)行評(píng)價(jià)。

據(jù)聞海虎此前對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》的解釋，《自然》雜志在其論文發(fā)表之前，曾將其稿件給迪亞斯看過，后者給出的解釋正是兩者樣品不完全一致。然而，在實(shí)際的凝聚態(tài)物理實(shí)驗(yàn)中，很難說能夠制造出絕對(duì)完全一樣的樣品，而聞海虎團(tuán)隊(duì)用了X光衍射和拉曼測(cè)量證明，兩種氮摻雜氫化镥材料的結(jié)構(gòu)幾乎一致。

早在3月份和5月份，《中國(guó)科學(xué)報(bào)》就聯(lián)系過迪亞斯，但并未得到其回應(yīng)，不過這次他爽快回應(yīng)了。

迪亞斯回復(fù)說，中國(guó)團(tuán)隊(duì)沒有正確制備或測(cè)試這種氮摻雜氫化镥材料，“我們承認(rèn)，復(fù)制（實(shí)驗(yàn)）過程是一項(xiàng)艱巨而富有挑戰(zhàn)性的工作，往往伴隨著無數(shù)挫折。我們從第一手經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，在多個(gè)實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)謹(jǐn)工作3年多才實(shí)現(xiàn)了我們的突破。”

同時(shí)，迪亞斯暗示其他團(tuán)隊(duì)的驗(yàn)證工作還需要時(shí)間和耐心，“他們報(bào)告的時(shí)間框架只有較短的幾周，而我們自己的研究涉及廣泛而細(xì)致的過程?！?/p>

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美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士拉塞爾·海姆利（Russell Hemley）。圖源：康奈爾大學(xué)

真相究竟如何？《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪了聞?；?、孫力玲，以及美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士、北京高壓科學(xué)研究中心主任毛河光教授。

作為在《自然》發(fā)表論文否認(rèn)迪亞斯研究的科學(xué)家，聞?；⒌牡谝环磻?yīng)是，“超導(dǎo)證據(jù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，讓子彈多飛一會(huì)兒”。

他說，在海姆利的論文中，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變曲線過于陡峭，在240K以上，轉(zhuǎn)變寬度只有0.1K，而且“樣品根本談不上干凈”，這超出了基本常識(shí)。

一般而言，超導(dǎo)材料純度越高，轉(zhuǎn)變區(qū)間越窄。聞?；F(tuán)隊(duì)測(cè)量的純度高達(dá)99.99%鈮材料（另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)使用的材料）的轉(zhuǎn)變區(qū)間是0.2K，而海姆利論文中使用的還談不上干凈的實(shí)驗(yàn)材料的轉(zhuǎn)變區(qū)間是0.1K，這就讓人不容易理解。此外，高溫下材料中的很多電子會(huì)被激發(fā)出來，這會(huì)增加轉(zhuǎn)變區(qū)間的寬度。

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海姆利團(tuán)隊(duì)預(yù)印本論文的圖1和補(bǔ)充信息部分的圖S1。其中的兩幅照片插圖引起該領(lǐng)域?qū)＜业淖⒁狻?br>

聞?；⑦€注意到，海姆利測(cè)量時(shí)的4個(gè)電極很不對(duì)稱，布局很不規(guī)范，“這樣容易出現(xiàn)這種假象，比如黑色曲線有數(shù)次跳躍，可能說明電極接觸不好”。

此外，只有電阻測(cè)量不能說明迪亞斯氮摻雜氫化镥材料的超導(dǎo)屬性，更重要的是磁化率測(cè)量。然而，海姆利并未進(jìn)行這項(xiàng)測(cè)量，而孫力玲團(tuán)隊(duì)的研究進(jìn)行了磁化率測(cè)量。

孫力玲告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，她對(duì)聞?；⒌幕貞?yīng)表示認(rèn)同，并表示，只有一個(gè)團(tuán)隊(duì)重復(fù)是不夠的，應(yīng)該提供更多的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)讓更多的研究組能通過獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)來證實(shí)。

毛河光曾經(jīng)與海姆利共事多年，還擔(dān)任過后者在美國(guó)卡耐基研究所的博士后導(dǎo)師。不僅如此，二人還攜手獲得過2005年Balzan獎(jiǎng)，并先后獲得了國(guó)際高壓科學(xué)與技術(shù)的最高獎(jiǎng)項(xiàng)Bridgman獎(jiǎng)。巧合的是，毛河光同時(shí)是前述孫力玲《極端條件下的物質(zhì)與輻射》論文的合作者。

毛河光告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，迪亞斯從來沒說清楚他制備的氮摻雜氫化镥材料是什么成分，他的論文發(fā)表后，其他團(tuán)隊(duì)很少能重復(fù)出來。

他仔細(xì)分析了海姆利預(yù)印本論文中的圖片數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，迪亞斯的氮摻雜氫化镥材料并非一種純粹的材料，而是一種不均勻的混合物。尤其是在圖1和補(bǔ)充信息部分的圖S1中，有金屬亮片、紅色、黑色和灰色等多種成分存在，“在不均勻的混合物中不可能測(cè)得有意義的電阻率，即使發(fā)現(xiàn)電阻突然有改變，并不表示是超導(dǎo)現(xiàn)象”。

值得注意的是，毛河光還是《極端條件下的物質(zhì)與輻射》的共同主編，而此前迪亞斯的《自然》撤稿也與該刊有關(guān)聯(lián)。2020年10月，《自然》雜志上報(bào)道了迪亞斯團(tuán)隊(duì)在高壓下實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)的研究，最終于2022年9月撤掉。毛河光稱，兩篇發(fā)表在《極端條件下的物質(zhì)與輻射》的文章是促使《自然》撤稿的關(guān)鍵。