室溫超導新成果或已光速證偽中國三個團隊給出同樣結論
上週,美國羅切斯特大學的Ranga Dias教授在會議上爆出實現室溫超導大新聞後,專業人士幾乎都持謹慎觀望甚至深表懷疑的態度。次日,當Nature在線發表Dias的論文後,立即有人對其實驗數據提出了質疑,認為原始數據(下圖左)根本不支持判定樣品實現了超導電性,而論文中採用的電阻數據(下圖右)是依靠不合理地剔除了所謂“220 K以下環境背景因素”的曲線才得到的“超導相變”。
當然還有直流磁化率和交流磁化率的數據,也是採用了此前該團隊在Nature被撤稿論文的相同處理方法——扣除了一個奇怪的背景,而且這個背景在相同樣品的不同測量下還差異極大。至於晶體結構、具體組分、顏色變化等因素,也是總讓人感覺有一些“不合常規”。特別是顏色上,從藍色,加壓後超導變成粉色,再加壓又變成紅色,這些在高臨界溫度超導材料中是很少見的,一般高臨界溫度的超導體都是清一色的黑色,甚至可以是黑得發亮。
不過,這種博客上的討論畢竟無法直接推翻論文。幸好Ranga Dias教授所走的路線,是非常傳統且經典的BCS理論,如果知道材料的準確結構的話,理論上可以清楚預言材料的臨界溫度,這是一個被研究得相對比較成熟的領域。再者,Dias公佈的實驗條件根本不苛刻,1GPa的壓力如今在普通的超導研究實驗室都能輕鬆實現,通過真刀真槍的實驗進行驗證並不是很難的事。果然,在論文發表後短短幾天時間裡,中國有幾個團隊都陸續發表了相關實驗結果,無一例外地給出了否定的結論。
其中,南京大學的聞海虎教授和他的團隊直截了當地重複了Ranga Dias的材料配方和實驗路徑,成功獲得了氮摻雜氫化镥(LuH2±xNy)材料,將其置於1GPa~6GPa的壓強環境下,確實在300 K左右的溫度條件下看到了一些電阻數據的變化,但看起來應該是材料結構的變化,也許可以認定為是一種相變,絕不是超導相變。但是所有壓力下,在10 K~320 K的溫度範圍內都沒有出現任何超導的跡象。甚至從低於100K的變化趨勢來看,6 GPa壓強以下根本就不可能出現超導!所以Ranga Dias所宣稱的1GPa壓強就能實現LuH2±xNy室溫超導,肯定是有很大問題的。要么實驗條件要更加苛刻,要么是數據解讀有明顯錯誤。
聞海虎3月15日於arXiv上公佈的文章題目及其摘要
其次,中科院物理所的程金光研究員團隊更關注Ranga Dias所展示的樣品所顯示出的與眾不同的顏色,通過實驗重現了深藍色的氫化镥在約2.2 GPa時變成粉紅色,在約4 GPa時又變成亮紅色。這與Ranga Dias團隊所發表的實驗結果非常類似,也說明Ranga Dias團隊確實採用的是氫化镥材料,也在高壓下發生了顏色變化。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的跡象。當然,程金光團隊的工作並沒有摻雜氮,只看到顏色變化,沒有看到超導,嚴格來說也不能算是對Dias等人工作的完整驗證。需要特別注意的是,聞海虎教授團隊的工作,並沒有看到材料顏色在高壓下的變化。所以,Dias團隊的工作裡,材料顏色變化和所謂“室溫超導”到底有沒有直接聯繫,還是一個大大的問號。
程金光3月12日於arXiv上公佈的文章題目及其摘要
其實,關於镥氫化物材料,估計國內外有許多團隊在Dias之前就開始研究了。畢竟,稀土氫化物在高壓高溫下合成、更高壓力下就超導的這個事兒,自從2019年就有明確路線了。何況這三四年來,科學們早已發現多個稀土氫化物超導體,甚至是鹼土金屬氫化物超導,只不過超導溫度有高有低而已。Lu是La系稀土金屬的最後一個,想必有不少研究團隊都試過,只是未見正式報導而已。
早在3月9日,中科院物理所的靳常青研究員團隊,就率先貼出了他們自己在這方面的工作。原來,镥氫化物確實是一種超導材料,只不過它無法在只有幾GPa的壓強下就實現,更不要說室溫超導了。靳常青教授的實驗結果顯示,在218 GPa的壓強下,氫化镥的超導轉變溫度是71 K,如果壓強降低到181 GPa的話,轉變溫度會降低到65 K。需要提醒的是,靳常青團隊發現的镥氫化物超導體,分子式是Lu4H23,“含氫量”要遠大於Dias團隊公佈的LuH3-xNy,或許,這才是镥氫化物超導材料的真實情況。
靳常青3月9日於arXiv上公佈的文章題目及其摘要
截至發稿,尚未發現有國際實驗團隊公佈對Dias實驗的重複結果。但聞海虎等三位中國科學家的上述工作已基本證偽了所謂的“室溫超導”。
轟動全球物理界的大新聞,終於再次沒能經受住同行的“拷驗”,可謂是科研需認真,論斷需謹慎。最後,引用中科院物理所羅會仟研究員點評的一句話:“上一次’CSH室溫超導’存活了712天后被Nature編輯部強制撤稿,這一次’Lu-HN近常壓室溫超導’僅僅存活9天就基本上被證偽了,說明科學界對’室溫超導’的求證能力在迅速提升。未來不管是誰,要想宣布’室溫超導’這樣的大新聞,一定會更加慎重。總之,室溫超導希望之光還在,但前途依舊充滿曲折。”
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來源:返樸