新研究支持室温超导体的说法

　　

　　

　　一种可以在室温下毫不费力地导电的神奇材料可能会改变人类文明，回收因电阻而损失的能量，并为新技术开辟可能性。

　　然而，今年3月发表在著名杂志《自然》(Nature)上的一篇关于这种室温超导体的文章引发了质疑，甚至有人怀疑这一结果是捏造的。

　　但是现在，伊利诺伊大学芝加哥分校的一组研究人员报告说，他们已经证实了一项关键的测量:电阻的明显消失。

　　这一结果并不能证明这种材料是室温超导体，但它可能会激励其他科学家进行更深入的研究。

　　纽约罗彻斯特大学机械工程和物理学教授Ranga P. Dias是最初研究的关键人物，他曾报告说，在每平方英寸14.5万磅的压力下(大约是海洋最深海沟底部压力的10倍)，这种材料在70华氏度的高温下似乎是超导体，比其他超导体要高得多。

　　高压意味着这种材料不太可能找到实际用途，但如果这一发现是正确的，它可能为其他超导体指明道路，使其真正在日常条件下工作。

　　这一说法遭到了质疑，因为围绕迪亚斯博士的一些科学争议一直在持续，而其他试图复制这一结果的科学家也未能发现任何超导的迹象。

　　迪亚斯博士已经成立了一家名为un尘世材料(un尘世Materials)的公司，将这项研究商业化，目前已经从投资者那里筹集了1650万美元的资金。

　　在本月发表的一篇预印本论文中披露的新测量结果，是由伊利诺伊大学芝加哥分校(University of Illinois Chicago)物理与化学教授拉塞尔·j·赫姆利(Russell J. Hemley)领导的一个团队得出的。赫姆利博士拒绝置评，因为这篇论文尚未被任何科学期刊接受。

　　尽管如此，他在这个领域还是很受尊敬的，他的报告可能会让人们更积极地重新考虑迪亚斯博士的超导主张。

　　“它可能会说服一些人，”佛罗里达大学(University of Florida)物理学教授詹姆斯·j·哈姆林(James J. Hamlin)说，他一直是迪亚斯博士研究的批评者。“这让我觉得可能有些道理。”

　　迪亚斯博士的材料是由一种银白色的稀土金属镥、氢和少量氮制成的。赫姆利博士的实验室使用迪亚斯博士提供的样品，对材料在高压下冷却时的电阻进行了独立测量。

　　赫姆利博士和他的同事们观察到这种材料的电阻急剧下降。尽管这些实验的温度高达37华氏度，比迪亚斯博士描述的要低30华氏度，但与其他超导体相比，这仍然是温暖的。转变温度的变化取决于材料被挤压的程度。

　　“他们已经进行了电阻测量，以证实我们的结果，”迪亚斯博士在接受采访时说。“它确实显示了转变温度对压力的依赖性，这与我们3月份在《自然》杂志上发表的论文非常吻合。”

　　赫姆利博士的测量并没有提供超导性的证据。有可能这种材料只是一个很好的导体，而不是超导体。

　　该报告没有包括确定内部是否有零磁场的测量。这种现象被称为迈斯纳效应，被认为是超导体存在的决定性证据。

　　迪亚斯博士早期的一些论文引发了激烈的争论。包括哈姆林博士在内的批评人士表示，在实验数据的处理过程中，有时会遗漏一些关键细节。《自然》(Nature)杂志甚至撤回了2020年发表的一篇论文，尽管迪亚斯博士和其他作者表示反对，他们认为这些发现仍然有效。

　　哈姆林还指出，迪亚斯2013年在华盛顿州立大学(Washington State University)发表的博士论文中，有大量内容实际上是逐字照搬其他科学家的研究成果，包括哈姆林自己的博士论文。

　　迪亚斯博士承认他在论文中抄袭了别人的作品，他说他应该包括引文。他否认自己在早期论文中存在科学错误。

　　迪亚斯博士说:“我从未有意或有意地从事任何抄袭他人科学成果的行为。”“这是一个疏忽。”

　　赫姆利博士团队的研究结果表明，迪亚斯博士确实在镥-氢-氮物质中发现了一些新东西。

　　罗马萨皮恩扎大学(Sapienza University of Rome)的物理学教授莉莉娅·博埃里(Lilia Boeri)说，很明显，这不是20年前的科学丑闻的重演，当时新泽西州贝尔实验室(Bell Labs)的研究员j·亨德里克Sch?n (J. Hendrik Sch?n)捏造了自己的数据，声称自己取得了一系列突破性发现。

　　“这是一个完全不同的故事，因为他肯定产生了一些东西，测量了一些东西，”博埃里博士谈到迪亚斯博士时说。

　　但是，她补充说，“目前还不清楚这是超导的迹象，还是仅仅是他发现了某种有趣的电子传输方式。”

　　近年来，被称为氢化物的材料在寻找在高温下工作的超导体方面被证明是有希望的，尽管到目前为止它们都需要粉碎压力。迪亚斯博士说，是氢化物让他发现了镥-氢-氮混合物。

　　然而，博埃里博士说，虽然其他氢化物符合超导的标准理论，但迪亚斯博士的物质却不符合。

　　赫姆利博士与伊利诺伊大学芝加哥分校(University of Illinois Chicago)物理学研究生亚当·登奇菲尔德(Adam Denchfield)和同一所大学的物理学助理教授朴孝元(Hyowon Park)早些时候发表的一篇论文试图解释其中的原因。他们说，研究人员忽视了镥-氢-氮化合物电子结构的细微之处，而这些细微之处可以解释超导温度更高的原因。

　　他们提出，迪亚斯博士材料中的元素可以被配置成不同的结构。最普遍的结构可能是导致颜色变化和其他观察到的特性的原因，而超导电流流经化合物中较少数量的不同结构。这可以解释为什么不是所有的样本，甚至不是迪亚斯博士实验室制造的所有样本都是超导的。

　　但博埃里博士并没有动摇。

　　她说:“理论上的争论是完全奇怪的。”Boeri博士说，具有高超导温度的材料需要非常坚硬的晶格结构，而这种材料不具备这种结构，论文中没有讨论这个问题。

　　布法罗大学(University at Buffalo)的化学教授伊娃·祖雷克(Eva Zurek)曾在其他项目上与赫姆利博士和迪亚斯博士合作过，她最初持怀疑态度，但现在已经部分改变了想法。

　　超导体的数值模拟包括进行计算的简化。赫姆利博士的论文认为，计算的方式应该有所不同，当祖雷克博士的团队尝试这些修改时，他们得到了同样的答案。

　　“我意识到这不是不可能的，”祖雷克博士说。“我不会马上排除这种可能性，这么说吧。”

　　肯尼思·张(Kenneth Chang)自2000年以来一直在纽约时报工作，撰写物理、地质、化学和行星方面的文章。在成为一名科学作家之前，他是一名研究生，他的研究涉及控制混乱。@kchangnyt