近日，在拉斯維加斯舉行的美國物理學會會議上，美國羅切斯特大學的物理學家蘭加·迪亞斯(Ranga Dias)及其團隊宣布，他們已經(jīng)創(chuàng)造出一種可以在室溫條件下實現(xiàn)超導的全新材料。

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據(jù)報道，這個團隊找到了一種新的材料，名為三元镥氮氫體系(ternary lutetium-nitrogen hydrogen system)，實現(xiàn)了常溫超導。基于這種材料，在1GPa壓強下，超導轉變的最高溫度只要294K，也就是室溫21度左右，已經(jīng)達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。

3月9日，蘭加·迪亞斯在接受了《每日經(jīng)濟新聞》記者獨家專訪時表示，對其團隊此次的全新發(fā)現(xiàn)充滿信心，他認為這將是一項重塑21世紀的革命性技術。不過他同時還指出，“要將我們對室溫超導新材料的發(fā)現(xiàn)應用到任何規(guī)模的現(xiàn)實世界中，還需要幾年的艱苦工作。”

然而，3月15日，南京大學聞海虎團隊在預印本網(wǎng)站arXiv提交了一篇包括9名作者、長達16頁的研究論文，直截了當否定了迪亞斯的研究結論。論文結論稱：“我們的實驗清楚地表明，從環(huán)境壓力到6.3GPa，溫度低至10K(約-263攝氏度)，镥氮氫材料LuH2±xNy中不存在超導性。”這距離迪亞斯的研究發(fā)布只有8天。

壓力提升6倍都未能復現(xiàn)原試驗結果

“這個結論肯定是推翻了，毋庸置疑的。”南京大學超導物理和材料研究中心主任聞海虎對《中國科學報》表示。他的語氣足夠堅決。

中國科學報報道截圖

“這個結論”，指的就是當下大火的美國羅切斯特大學迪亞斯團隊的室溫超導研究。他們宣稱自己研發(fā)的一種镥氮氫材料在近1萬個大氣壓(1GPa)下實現(xiàn)了室溫超導。

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

實驗并非完全復刻。聞海虎發(fā)現(xiàn)，Dias給的制備樣品方案幾乎不可行，于是他們結合自己的條件，完全以新的方式進行合成并得到了镥氮氫材料。X射線衍射儀技術檢查顯示，該材料結構與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。

聞海虎團隊隨即在6萬個大氣壓以下的不同壓力中，對該材料電阻進行了測量，發(fā)現(xiàn)低至10K都沒有超導發(fā)生。同時，他們也進行了仔細的磁化測量，發(fā)現(xiàn)沒有超導所需的抗磁信號。聞海虎說，這些發(fā)現(xiàn)足以否定迪亞斯團隊的常溫低壓下的超導結論。

聞海虎團隊發(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時隨著磁場增加而增加，這些都不符合在100 K時的超導性質。因此，我們得出結論，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。”

換言之，該材料在10 K至320 K的溫度范圍內都沒有出現(xiàn)任何超導的跡象，即便將壓力提升到了迪亞斯聲稱最低壓力1Gpa的6倍，都沒有復現(xiàn)出迪亞斯原本的實驗結果。

聞海虎考慮得更嚴謹。他說，這個材料在幾十萬個大氣壓下是否會出現(xiàn)高溫超導還不能下結論，“我們也正在做”。

多個中科院團隊復刻實驗

實際上，在聞海虎團隊之前，已有中科院物理所的靳常青研究員團隊、程金光研究員團隊先后在預印本網(wǎng)站上發(fā)布了針對镥化氫化合物的重復實驗，迄今已有三個中國團隊在重復迪亞斯的實驗時發(fā)現(xiàn)了不同的結果。

據(jù)中國科協(xié)旗下“返樸”微信公眾號報道，中科院物理所的程金光研究員團隊更關注迪亞斯團隊所展示的樣品所顯示出的與眾不同的顏色，通過實驗重現(xiàn)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。這與迪亞斯團隊所發(fā)表的實驗結果非常類似，也說明迪亞斯團隊確實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的跡象。程金光團隊的工作并沒有摻雜氮，只看到顏色變化，沒有看到超導，嚴格來說也不能算是對迪亞斯團隊工作的完整驗證。需要特別注意的是，聞海虎教授團隊的工作，并沒有看到材料顏色在高壓下的變化。所以，迪亞斯團隊的工作里，材料顏色變化和所謂“室溫超導”到底有沒有直接聯(lián)系，還是一個大大的問號。

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(xiàn)，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(fā)現(xiàn)的镥氫化物超導體，分子式是Lu4H23，“含氫量”要遠大于迪亞斯團隊公布的LuH3-xNy，或許，這才是镥氫化物超導材料的真實情況。

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

2020年10月15日，迪亞斯博士的團隊曾在《自然》雜志刊文，稱他們在260萬個大氣壓下，成功創(chuàng)造出了臨界溫度約為15℃的室溫超導材料，這也是人類首次實現(xiàn)“室溫超導”。該文章還成為當月《自然》封面文章，引起軒然大波，因為通常來說，超導現(xiàn)象離不開極低的溫度。然而，2022年9月26日，《自然》雜志引用其他科學家在之前兩年提出的質疑，將其論文進行了撤稿處理。

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