轰动全球的室温超导研究，被光速证伪？南京大学闻海虎团队提交重磅论文

2023-03-20 07:03

近日，在拉斯维加斯举行的美国物理学会会议上，美国罗切斯特大学的物理学家兰加·迪亚斯（Ranga Dias）及其团队宣布，他们已经创造出一种可以在室温条件下实现超导的全新材料。

据报道，这个团队找到了一种新的材料，名为三元镥氮氢体系(ternary lutetium-nitrogen hydrogen system)，实现了常温超导。基于这种材料，在1GPa压强下，超导转变的最高温度只要294K，也就是室温21度左右，已经达到了人类生活的常温水平。消息发布后，在全球引起轩然大波。

迪亚斯（图片来源：罗彻斯特大学）

3月9日，兰加·迪亚斯在接受了《每日经济新闻》记者独家专访时表示，对其团队此次的全新发现充满信心，他认为这将是一项重塑21世纪的革命性技术。不过他同时还指出，“要将我们对室温超导新材料的发现应用到任何规模的现实世界中，还需要几年的艰苦工作。”

然而，3月15日，南京大学闻海虎团队在预印本网站arXiv提交了一篇包括9名作者、长达16页的研究论文，直截了当否定了迪亚斯的研究结论。论文结论称：“我们的实验清楚地表明，从环境压力到6.3GPa，温度低至10K（约-263摄氏度），镥氮氢材料LuH2±xNy中不存在超导性。”这距离迪亚斯的研究发布只有8天。

压力提升6倍都未能复现原试验结果

“这个结论肯定是推翻了，毋庸置疑的。”南京大学超导物理和材料研究中心主任闻海虎对《中国科学报》表示。他的语气足够坚决。

中国科学报报道截图

“这个结论”，指的就是当下大火的美国罗切斯特大学迪亚斯团队的室温超导研究。他们宣称自己研发的一种镥氮氢材料在近1万个大气压（1GPa）下实现了室温超导。

从1968年到今天，物理学家一直在研究与氢有关的超导属性，硫化氢、稀土氢化物和碱土氢化物可以在超过200K的温度下转变为超导态。迪亚斯团队这次将氢化镥中的部分氢换成氮，并宣称在1GPa、20摄氏度的最高转变温度下测量到了超导。如果被证实，这将是史无前例的一大进步。

闻海虎图片来源：南京大学官网

实验并非完全复刻。闻海虎发现，Dias给的制备样品方案几乎不可行，于是他们结合自己的条件，完全以新的方式进行合成并得到了镥氮氢材料。X射线衍射仪技术检查显示，该材料结构与Dias的样品几乎一致，且能量色散X射线光谱仪分析也发现了氮元素。

闻海虎团队随即在6万个大气压以下的不同压力中，对该材料电阻进行了测量，发现低至10K都没有超导发生。同时，他们也进行了仔细的磁化测量，发现没有超导所需的抗磁信号。闻海虎说，这些发现足以否定迪亚斯团队的常温低压下的超导结论。

闻海虎团队发文称，“通过将压力从1 GPa增加到6 GPa，我们看到金属行为逐渐优化，但在10 K以下并没有显示超导性。磁化温度依赖性显示在100至320 K之间大致为平坦特征，并且磁化在100 K时随着磁场增加而增加，这些都不符合在100 K时的超导性质。因此，我们得出结论，在低于6 GPa的压力下，氮掺杂的镥化氢中不存在近常温超导。”

罗切斯特大学官网截图

换言之，该材料在10 K至320 K的温度范围内都没有出现任何超导的迹象，即便将压力提升到了迪亚斯声称最低压力1Gpa的6倍，都没有复现出迪亚斯原本的实验结果。

闻海虎考虑得更严谨。他说，这个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，“我们也正在做”。

多个中科院团队复刻实验

实际上，在闻海虎团队之前，已有中科院物理所的靳常青研究员团队、程金光研究员团队先后在预印本网站上发布了针对镥化氢化合物的重复实验，迄今已有三个中国团队在重复迪亚斯的实验时发现了不同的结果。

据中国科协旗下“返朴”微信公众号报道，中科院物理所的程金光研究员团队更关注迪亚斯团队所展示的样品所显示出的与众不同的颜色，通过实验重现了深蓝色的氢化镥在约2.2 GPa时变成粉红色，在约4 GPa时又变成亮红色。这与迪亚斯团队所发表的实验结果非常类似，也说明迪亚斯团队确实采用的是氢化镥材料，也在高压下发生了颜色变化。然而程教授将这种材料一直加压到7.7GPa，温度一直降低到1.5K，仍然没有看到丝毫超导的迹象。程金光团队的工作并没有掺杂氮，只看到颜色变化，没有看到超导，严格来说也不能算是对迪亚斯团队工作的完整验证。需要特别注意的是，闻海虎教授团队的工作，并没有看到材料颜色在高压下的变化。所以，迪亚斯团队的工作里，材料颜色变化和所谓“室温超导”到底有没有直接联系，还是一个大大的问号。

3月9日，中科院物理所的靳常青研究员团队就率先贴出了他们自己在这方面的工作。原来，镥氢化物确实是一种超导材料，只不过它无法在只有几GPa的压强下就实现，更不要说室温超导了。靳常青教授的实验结果显示，在218 GPa的压强下，氢化镥的超导转变温度是71 K，如果压强降低到181 GPa的话，转变温度会降低到65 K。需要提醒的是，靳常青团队发现的镥氢化物超导体，分子式是Lu4H23，“含氢量”要远大于迪亚斯团队公布的LuH3-xNy，或许，这才是镥氢化物超导材料的真实情况。

值得注意的是，迪亚斯团队此次提出的室温超导材料之所以引发如此广泛的质疑，与其去年同题论文被《自然》撤稿密不可分。

2020年10月15日，迪亚斯博士的团队曾在《自然》杂志刊文，称他们在260万个大气压下，成功创造出了临界温度约为15℃的室温超导材料，这也是人类首次实现“室温超导”。该文章还成为当月《自然》封面文章，引起轩然大波，因为通常来说，超导现象离不开极低的温度。然而，2022年9月26日，《自然》杂志引用其他科学家在之前两年提出的质疑，将其论文进行了撤稿处理。

编辑|卢祥勇盖源源

校对|段炼

每日经济新闻综合自中国科学报、新京报、“返朴”公众号、每经App

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来源: qq

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