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來源丨新智元

21℃室溫超導(dǎo)如果是真的，那將是顛覆物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)。3月9日，中科院物理所提交的一篇「室溫超導(dǎo)」驗證論文引網(wǎng)友圍觀。

21℃室溫超導(dǎo)，難道又是一大騙局？

3月9日，中科院物理所在arXiv上提交了一篇論文對其結(jié)果進行了驗證，登上了知乎熱榜。

21℃「室溫超導(dǎo)」成世紀(jì)騙局？中科院物理所發(fā)布驗證論文，沒復(fù)現(xiàn)成功

論文中，科學(xué)家合成的二元镥氫化合物（Lu4H23），能在71K（-202°C），218GPa條件下實現(xiàn)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變。

論文地址：https://arxiv.org/abs/2303.05117

與Ranga Dias的研究結(jié)果相比，既不室溫，也不近常壓。

然而，Dias拒絕公開具體的研究數(shù)據(jù)和實驗步驟，這篇論文也算是一種「逼宮」。

沒復(fù)現(xiàn)成功？

「室溫超導(dǎo)」可以說是諾獎級別的工作。

3月8日，美國科學(xué)家Ranga Dias宣稱已經(jīng)實現(xiàn)了室溫超導(dǎo)，一時間引爆全網(wǎng)。

隨之第二天，中科院發(fā)文稱，「讓子彈再飛一會兒?！?/span>

當(dāng)然了，中科院物理所團隊并非蹭熱度。

Ranga Dias用的是「镥-氫-氮」三元化合物，而中科院用的是「镥-氫」二元化合物，還是有所不同。

論文中，中科院研究人員使用金剛石對頂砧在超高壓條件下合成了二元镥氫化物（Lu4H23），在218 Gpa的超高壓下，實現(xiàn)镥-氫71 K的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變。

得出的主要結(jié)論是，在高壓下成功地合成出了LaH10和LaH6兩種镥-氫化合物，并且發(fā)現(xiàn)這兩種化合物在一定的壓力下確實表現(xiàn)出了超導(dǎo)性。

但值得注意的是，這些化合物的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度仍然相對較低，最高的轉(zhuǎn)變溫度約為-23°C。

作者指出，在低于1.8GPa時，由于樣品質(zhì)量下降、金剛石砧座對測量信號干擾增加以及其他未知因素影響等原因，他們無法得到可靠和穩(wěn)定的數(shù)據(jù) 。

這篇論文的重要性在于，成功地復(fù)現(xiàn)了Dias等人所宣稱的室溫超導(dǎo)現(xiàn)象的核心實驗，即在高壓下合成镥-氫化合物，并觀察到了其超導(dǎo)性。

其實，Ranga Dias早在一年前的Golden Conference就講過镥-氮-氫的實驗結(jié)果，包括在Nature上文章的投稿時間也是2022年4月26日。

因此，業(yè)內(nèi)相關(guān)工作的研究就開始了。

一直以來，其他團隊沒有復(fù)現(xiàn)出來。一方面，是因為Dias團隊沒有公布樣品合成細節(jié)，另一方面可能就是根本重復(fù)不出來。

在Dias論文中，只是給出了可能的材料結(jié)構(gòu)，在具體制備方法上并沒有詳細介紹。其實從另一方面來看，將氮這個元素的加入，確實會有一定的挑戰(zhàn)。

如圖，Dias繪制的晶胞圖，白色原子是氫，綠色的是镥，粉色的是不同位點的氫原子，他們給出的樣品化學(xué)式是LuH3?δNε。

可以說在71K，218GPa條件下實現(xiàn)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，是重復(fù)Dias工作很好的起點。

而下面研究繼續(xù)推進的重點，需要把氮N加進去，再看后續(xù)的結(jié)果。

然而，會有結(jié)果嗎？

再曝抄襲！博士論文也是抄的

?

最近，對Ranga Dias的進一步不當(dāng)行為指控又浮出水面。

3月9日，《物理評論》對Dias等人合著的2021年6月的一篇論文展開了調(diào)查，這篇論文涉嫌操縱數(shù)據(jù)。

本月早些時候，佛羅里達大學(xué)物理學(xué)家James Hamlin稱，Dias的2013年博士論文抄襲了自己在2007年的論文。

Hamlin還告知《物理評論快報》（PRL），Dias論文中的硒化鍺電阻率曲線與2021年P(guān)RL論文中的硫化錳電阻率曲線相似。然而，這兩種材料不應(yīng)該有相同的電阻率曲線。

期刊的執(zhí)行編輯Jessica Thomas證實，PRL已對該指控展開調(diào)查。他表示，這是一個相當(dāng)嚴(yán)重的指控，我們不會掉以輕心。

為了理解這些指控，Physics雜志獨立審查了Dias的論文，并與包括Dias在內(nèi)的十幾位高溫超導(dǎo)專家進行了交談。盡管意見不一，但絕大多數(shù)人認(rèn)為可能發(fā)生了某種形式的不當(dāng)行為。

如果紐約羅切斯特大學(xué)的Ranga Dias和他的團隊觀察到室溫（294 K），近常壓的超導(dǎo)性，他們的發(fā)現(xiàn)可能是21世紀(jì)最大的科學(xué)進步之一。

這種突破將標(biāo)志著朝著室溫超導(dǎo)體改變電網(wǎng)、計算機處理器和醫(yī)學(xué)診斷工具的未來邁出的重要一步。

但在過去的3年里，在其他研究人員對他們2020年室溫超導(dǎo)的主張?zhí)岢鲑|(zhì)疑后，羅切斯特團隊，特別是Dias，一直被科學(xué)不當(dāng)行為的指控所籠罩。

2022年9月，Nature雜志報道了這一結(jié)果，該論文被撤回了。

Dias否認(rèn)了這些指控，他表示，

「我真的把這一切看作是一場科學(xué)辯論。因此，盡管這些是毫無意義的、毫無根據(jù)的說法，但我真的認(rèn)為這些正在促進科學(xué)的進步?！?/span>

他堅持認(rèn)為，自己的兩種室溫超導(dǎo)性聲明的數(shù)據(jù)都是可靠和有效的。

圣杯摘下？為時過早

第一個室溫超導(dǎo)體？

超導(dǎo)體是一種電子以零電阻傳播的材料。

第一個已知的超導(dǎo)體只能保持在高達約25K的超導(dǎo)狀態(tài)。在20世紀(jì)80年代末，研究人員發(fā)現(xiàn)了第一個所謂的高溫超導(dǎo)體，其超導(dǎo)率高達90 K——液氮可以達到這種溫度。

科學(xué)家認(rèn)為他們正處于室溫超導(dǎo)體革命的風(fēng)口浪尖上。

1911年發(fā)現(xiàn)了第一個超導(dǎo)體Mercury

但是，到目前為止，這些早期實驗中使用的高溫超導(dǎo)體（主要是氧化銅）都沒有顯示其超導(dǎo)性保持在約160K以上，低于南極洲記錄的最冷溫度。

還有另一條預(yù)測的高溫超導(dǎo)路徑。模型表明，在巨大的壓力下，氫可以轉(zhuǎn)化為金屬，在數(shù)百開爾文時可以超導(dǎo)。

包括Dias和他的哈佛大學(xué)博士后顧問Isaac Silvera在內(nèi)的幾組研究人員聲稱在實驗室中制造了金屬氫，但該州存在的確鑿證據(jù)仍然難以捉摸。

研究人員更幸運地創(chuàng)造了在較低壓力下凝固的金屬氫合金。

2009年，研究人員聲稱發(fā)現(xiàn)了第53種元素是超導(dǎo)體。在發(fā)現(xiàn)結(jié)果背后的數(shù)據(jù)受到操縱后，這一說法后來被撤銷。

2015年，來自德國的一個團隊報告了硫化氫（H(3)S）的超導(dǎo)性，為203 K和155 GPa。四年后，有報告稱氫化鑭（LaH(10)）在250 K和170 GPa實現(xiàn)超導(dǎo)。第一個室溫超導(dǎo)體似乎觸手可及。

2020年10月14日，Dias和他的同事在《自然》雜志上宣布，他們在含氫材料碳氫化合物（CSH）中發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)性，其含量為287 K和267 GPa——第一個室溫超導(dǎo)體。

其他科學(xué)家的初步反應(yīng)在很大程度上是積極的。德國馬克斯·普朗克化學(xué)研究所的Mikhail Eremets說：「我給Dias打了電話，向他表示祝賀?！笶remets領(lǐng)導(dǎo)了報告2015年硫化氫超導(dǎo)結(jié)果的團隊。

但不是每個人都印象深刻。加州大學(xué)圣地亞哥分校的凝聚態(tài)理論家Jorge Hirsch是對富氫化合物中高溫超導(dǎo)的懷疑論者。

當(dāng)CSH結(jié)果發(fā)布時，Hirsch立即檢查了論文是否有缺陷，并很快專注于磁易感性的測量，該屬性描述了磁場對材料的影響。與電阻一樣，當(dāng)材料進入超導(dǎo)狀態(tài)時，磁易感性應(yīng)該急劇下降——這是超導(dǎo)性的關(guān)鍵測試。

然后，隨著溫度進一步降低，它應(yīng)該變平或非常緩慢地上升。

對Hirsch來說，《自然》論文中其中一個磁易感圖（特別是「擴展數(shù)據(jù)圖7d」的插入圖像）的形狀似乎很奇怪，因為較低溫度下的斜率顯示出急劇上升。這段令人費解的數(shù)據(jù)是導(dǎo)致更多問題的第一個。

為了了解2020年CSH數(shù)據(jù)，Hirsch檢查了2009年在PRL上發(fā)表的結(jié)果，該結(jié)果報告了銪的超導(dǎo)性。由于銪和CSH的行為非常不同（銪超導(dǎo)率僅達2.75 K），Hirsch驚訝地發(fā)現(xiàn)這兩種材料似乎具有形狀相似的磁易感性圖。

縱看兩篇論文的作者貢獻，Hirsch指出，兩套磁易感性測量都是由同一個人Matthew Debessai進行的，截至2021年在英特爾公司工作。佛羅里達大學(xué)高壓實驗家、銪論文的作者James Hamlin說，「數(shù)據(jù)表面上看起來相似……但它們并不是重復(fù)的?！?/span>

Hirsch被這些共同點所震驚，2020年11月，他向Debessai發(fā)送電子郵件，要求提供數(shù)據(jù)。Debessai沒有合作，所以Hirsch聯(lián)系了該論文的其他作者，以獲得他想要的信息。

Hamlin說，「我破解了數(shù)據(jù)，我要向Jorge證明這些數(shù)據(jù)沒有問題?！?/span>

他說，然而事與愿違，他發(fā)現(xiàn)了「一個又一個的問題」，包括似乎從一個溫度范圍復(fù)制和粘貼到另一個溫度范圍的磁易感性數(shù)據(jù)的一部分。

PRL收到警報，該論文于2021年12月23日被撤回。Hamlin的另一位合著者重復(fù)了銪實驗，發(fā)現(xiàn)并不存在超導(dǎo)性。

當(dāng)Hamlin發(fā)現(xiàn)銪數(shù)據(jù)問題時，他與Dias和Ashkan Salamat會面，他是內(nèi)華達大學(xué)拉斯維加斯分校的物理學(xué)家，也是CSH論文的作者。

但是，根據(jù)Hamlin的說法，Dias和Salamat似乎并不關(guān)心可能的不當(dāng)行為。他說，他們似乎更擔(dān)心數(shù)據(jù)制造的消息會瘋傳。

無法復(fù)制的結(jié)果

當(dāng)Hirsch調(diào)查已發(fā)布的CSH數(shù)據(jù)時，其他人試圖復(fù)制CSH結(jié)果。華盛頓特區(qū)卡內(nèi)基研究所的材料科學(xué)家Alexander Goncharov說，論文中關(guān)于如何合成CSH的描述「稀缺但仍然足夠」。他認(rèn)為復(fù)制是可行的。

Goncharov和他的團隊合成了CSH，但只能通過修改后的程序，在其中一個步驟中使用了不同的材料（甲烷取代了純碳）。Eremets也試圖重現(xiàn)Dias的結(jié)果，但經(jīng)過六個月的工作，他說他放棄了。迄今為止，沒有一個無關(guān)的實驗證實了Dias的合成，更不用說觀察到CSH中的超導(dǎo)性了。

Eremets和Goncharov都聯(lián)系了Dias，尋求合成CSH的指導(dǎo)，但他們說他們沒有得到任何幫助。

Eremets說，他習(xí)慣于在這些問題上進行更多的合作。當(dāng)他宣布發(fā)現(xiàn)H(3)S中的超導(dǎo)性時，他讓休斯頓大學(xué)的高溫超導(dǎo)專家Paul Chu立即進入他的實驗室，以回應(yīng)Chu的要求。

伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的凝聚態(tài)物理學(xué)家Russell Hemley說，「這是一個棘手的合成程序，而且通常不起作用?！?/span>

Hemley與Dias合作進行了最近的CSH實驗。他說，「你必須獲得恰到好處的初始壓力，并使用正確的激光功率等。Eremets和Goncharov沒有成功的事實并沒有告訴我太多，只是它很棘手?！?/span>

理論家也很難對CSH結(jié)果進行建模。羅馬大學(xué)凝聚態(tài)物質(zhì)理論家Lilia Boeri說，在過去的兩年半里，盡管進行了嚴(yán)格的理論搜索，但沒有人發(fā)現(xiàn)含有碳、硫和氫的單一結(jié)構(gòu)，并且超導(dǎo)溫度與CSH相同。

相比之下，其他氫化物很容易被模擬，其超導(dǎo)過渡溫度計算在實驗值的5%以內(nèi)。Boeri說，室溫超導(dǎo)CSH「不應(yīng)該存在」。

Hemley認(rèn)為，稱為虛擬晶體近似的簡化計算可以解釋CSH的屬性。然而，Boeri說，只有當(dāng)化合物含有元素周期表中相鄰的元素，而碳和硫不是時，該近似值才適用。

數(shù)據(jù)風(fēng)波

一年多來，Dias拒絕提供CSH數(shù)據(jù)文件。他聲稱，遲遲不來的專利是他無法共享的原因。

Hamlin稱，「我認(rèn)為這純粹是胡扯。這些只是電壓與溫度數(shù)據(jù)?！?/span>

然后在2021年12月25日，即銪超導(dǎo)論文被收回兩天后，Dias和Salamat改變了主意，發(fā)布了磁易感性測量的完整數(shù)據(jù)集。

Hirsch開始與日內(nèi)瓦大學(xué)的凝聚態(tài)物理學(xué)家Dirk van der Marel一起研究數(shù)據(jù)。他們很快就發(fā)現(xiàn)了一些奇怪的東西。

為了獲得CSH磁敏感性數(shù)據(jù)——超導(dǎo)性的關(guān)鍵證據(jù)——Dias和他的同事在Nature雜志上寫道，他們進行了兩個獨立的電壓測量：來自超導(dǎo)CSH樣品的「原始」信號和非超導(dǎo)CSH樣品的背景信號。然后，他們從原始信號中減去背景，以獲得「干凈」的信號。

當(dāng)測量信號時，它以數(shù)據(jù)隨機波動的形式包含一些噪聲。獨立測量的信號將具有獨立的噪聲，從另一個信號中減去一個這樣的信號應(yīng)該會導(dǎo)致至少具有如此多噪聲的干凈信號，而這與Dias和同事所呈現(xiàn)的相反。

2022年9月26日，CSH的論文被撤回。Dias稱，「這是一種非標(biāo)準(zhǔn)的方法，我們還沒有披露它。所以這就是撤回的原因。Nature沒有質(zhì)疑我們數(shù)據(jù)的有效性……數(shù)據(jù)是有效的?！?/span>

但Hamlin說，「非標(biāo)準(zhǔn)方法」并不能解釋數(shù)據(jù)關(guān)系。另一方面，很容易理解如何走向另一個方向，如何獲取已發(fā)布的數(shù)據(jù)并添加一些內(nèi)容以獲取原始數(shù)據(jù)。

此外，在撤回后發(fā)表的一項分析中，Hamlin還發(fā)現(xiàn)了電阻率數(shù)據(jù)中的問題。

他發(fā)現(xiàn)，一些數(shù)據(jù)點由離散步驟分隔，而另一些則由光滑的斜坡分隔。雖然數(shù)字化創(chuàng)建了離散的步驟，但它不會在它們之間創(chuàng)建平滑的曲線。

當(dāng)被問及Hamlin是否會在其他氫化物超導(dǎo)體的電阻率數(shù)據(jù)中看到類似的模式時，Dias的回答是肯定的。但在其他此類材料的測量中沒有看到階梯狀模式，與磁易感性數(shù)據(jù)不同，電阻率測量沒有可以引入它們的背景。

羅切斯特大學(xué)對CSH數(shù)據(jù)操縱指控進行了2次內(nèi)部調(diào)查，由Steven Manly和Gilbert Collins領(lǐng)導(dǎo)。

據(jù)一位發(fā)言人稱，這兩項調(diào)查「都確定沒有證據(jù)支持這些擔(dān)憂」。但該大學(xué)沒有公開調(diào)查的職權(quán)范圍，也沒有為調(diào)查提供任何理由或如何得出結(jié)論的細節(jié)。

剽竊指控

當(dāng)Hamlin研究Dias關(guān)于CSH的數(shù)據(jù)時，他在論文中發(fā)現(xiàn)了一些似曾相識的句子，這些句子和他在2007年的博士論文中寫的極其類似。

為此，Hamlin拿出了Dias的2013年論文，并將他的論文和Dias的論文進行對比。結(jié)果顯示，這兩篇文章包含許多相同的段落。Physics獨立比較了這兩篇論文，發(fā)現(xiàn)了數(shù)十個字對字匹配的段落和兩個有驚人相似之處的數(shù)字。

Hamlin關(guān)于磁易感性測量的論文第64頁和第66頁的段落（左）包含與Dias和Salamat的2021年arXiv論文第6頁相同的文本，其中兩人分享了原始CSH數(shù)據(jù)（右）。

針對他抄襲Hamlin論文的指控，Dias說他沒有做錯什么，并稱「我有適當(dāng)?shù)囊摹！?/span>

授予Dias博士學(xué)位的華盛頓州立大學(xué)拒絕評論他們是否進行了不當(dāng)行為調(diào)查。羅切斯特大學(xué)的一份聲明說，「Dias博士對這些錯誤負責(zé)，并正在與他的論文顧問合作……修改論文?！?/span>

越來越多的指控和各種論文撤回導(dǎo)致Dias的同事對他的科學(xué)主張持謹(jǐn)慎態(tài)度。Eremets說，「盡管如此，我不想相信「這些指控」，因為它太嚴(yán)重了」。他更希望這個領(lǐng)域只是忘記不可復(fù)制的CSH結(jié)果，繼續(xù)前進。其他人不那么寬容。

Hamlin說，「我認(rèn)為在社區(qū)接受任何進一步的索賠之前，需要解決這些各種問題?！?/span>

對于van der Marel來說，新論文最大的問題是它處理2020年CSH結(jié)果的方式。Dias和他的同事在描述他們的背景減法技術(shù)時，積極引用了撤回的論文及其撤回通知——這是2020年CSH不當(dāng)行為指控的核心?！肝乙膊欢甆ature的做法。他們?yōu)槭裁醋屵@種情況發(fā)生？」他問。

關(guān)于研究可復(fù)現(xiàn)問題，Nature在2016年做了一個詳細調(diào)查，稱超過70%的研究人員無法復(fù)現(xiàn)其他科學(xué)家的實驗，甚至有一多半的人無法復(fù)制自己的實驗。

正如網(wǎng)友所說，

這種能復(fù)現(xiàn)的可能性很低，但不代表美國結(jié)論是假的。因為為了保護知識產(chǎn)權(quán)，維護實驗室技術(shù)機密，作者在論文里故意略去一些實驗步驟，模糊化一些實驗條件，甚至是極小限度的修改正確實驗條件都是正常現(xiàn)象，為的就是防止有人看了論文之后后來居上。

因此，對于Dias的最新研究考證，還是有待時間的檢驗。

參考資料：

https://www.zhihu.com/question/588687533/answer/2931272192

https://mp.weixin.qq.com/s/xhiYIk6pKG9FjdcasQs-aQ

https://www.zhihu.com/question/588687533

https://physics.aps.org/articles/v16/40

https://www.thehindu.com/sci-tech/science/scientist-who-reported-room-temperature-superconductivity-faces-more-controversy/article66606747.ece

原創(chuàng)文章，作者：菜菜歐尼醬，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/03/14/055ce0cfd5/

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第一個室溫超導(dǎo)體？

無法復(fù)制的結(jié)果

數(shù)據(jù)風(fēng)波

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