南京大學(xué)團(tuán)隊(duì)推翻美國(guó)室溫超導(dǎo)研究是怎么回事

南京大學(xué)團(tuán)隊(duì)推翻美國(guó)室溫超導(dǎo)研究，“這個(gè)結(jié)論肯定是推翻了，毋庸置疑的。”南京大學(xué)超導(dǎo)物理和材料研究中心主任聞?；?duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》說(shuō)出這句話的時(shí)候，語(yǔ)氣足夠堅(jiān)決。

南京大學(xué)團(tuán)隊(duì)推翻美國(guó)室溫超導(dǎo)研究是怎么回事

據(jù)中國(guó)科學(xué)報(bào)3月20日?qǐng)?bào)道，3月15日，聞海虎團(tuán)隊(duì)在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv提交了一篇包括9名作者、長(zhǎng)達(dá)16頁(yè)的研究論文，直截了當(dāng)否定了Dias的研究結(jié)論。論文結(jié)論稱：“我們的實(shí)驗(yàn)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?dú)洳牧螸uH2±xNy中不存在超導(dǎo)性?！?/p>

“這個(gè)結(jié)論肯定是推翻了，毋庸置疑的?！蹦暇┐髮W(xué)超導(dǎo)物理和材料研究中心主任聞?；?duì)記者說(shuō)出這句話的時(shí)候，語(yǔ)氣足夠堅(jiān)決?！斑@個(gè)結(jié)論”，指的就是當(dāng)下大火的美國(guó)羅切斯特大學(xué)Ranga Dias團(tuán)隊(duì)的室溫超導(dǎo)研究。這距離Dias的研究發(fā)布只有8天，如果實(shí)錘，Dias將會(huì)再次被打臉。

不久前，轟動(dòng)全球物理界的“爆炸性”新聞在拉斯維加斯的美國(guó)物理學(xué)會(huì)(以下簡(jiǎn)稱APS)上誕生——羅切斯特大學(xué)的物理學(xué)家蘭加·迪亞斯(Ranga Dias)及其團(tuán)隊(duì)在上述會(huì)議上宣布，他們已經(jīng)創(chuàng)造出一種可以在室溫(room temperature)條件下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的全新材料。消息發(fā)布后，在全球引起軒然大波的同時(shí)，也引來(lái)學(xué)界的諸多質(zhì)疑。

據(jù)每日經(jīng)濟(jì)新聞3月9日?qǐng)?bào)道，北京時(shí)間3月9日凌晨，該研究的主要作者及論文主講人、羅徹斯特大學(xué)機(jī)械工程系和物理與天文系助理教授蘭加·迪亞斯通過(guò)郵件接受了記者的獨(dú)家專訪。在專訪中，迪亞斯博士對(duì)其團(tuán)隊(duì)此次的全新發(fā)現(xiàn)充滿信心，他認(rèn)為這將是一項(xiàng)重塑21世紀(jì)的革命性技術(shù)。不過(guò)他同時(shí)還指出，“要將我們對(duì)室溫超導(dǎo)新材料的發(fā)現(xiàn)應(yīng)用到任何規(guī)模的現(xiàn)實(shí)世界中，還需要幾年的艱苦工作?！?/p>

南大聞?；F(tuán)隊(duì)復(fù)刻Dias實(shí)驗(yàn)

據(jù)中國(guó)科學(xué)報(bào)3月20日?qǐng)?bào)道，3月7日，看見Dias在美國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)議上的報(bào)告結(jié)果后，聞?；⒒鹚侔才胖貜?fù)實(shí)驗(yàn)，“我們的初步樣品很快出來(lái)了，后來(lái)又作了一些調(diào)整”。

實(shí)驗(yàn)并非完全復(fù)刻。聞?；l(fā)現(xiàn)，Dias給的制備樣品方案幾乎不可行，于是他們結(jié)合自己的條件，完全以新的方式進(jìn)行合成并得到了镥氮?dú)洳牧?。X射線衍射儀技術(shù)檢查顯示，該材料結(jié)構(gòu)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?；F(tuán)隊(duì)隨即在6萬(wàn)個(gè)大氣壓以下的不同壓力中，對(duì)該材料電阻進(jìn)行了測(cè)量，發(fā)現(xiàn)低至10K都沒有超導(dǎo)發(fā)生。同時(shí)，他們也進(jìn)行了仔細(xì)的磁化測(cè)量，發(fā)現(xiàn)沒有超導(dǎo)所需的抗磁信號(hào)。聞?；⒄f(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)足以否定Dias的常溫低壓下的超導(dǎo)結(jié)論。

因?yàn)镈ias沒有說(shuō)明其研究材料中的氮含量，目前只能以材料結(jié)構(gòu)來(lái)討論。聞?；⒄f(shuō)，盡管樣品中氮含量或許有所不同，但是材料結(jié)構(gòu)一樣、3種元素兼具，這個(gè)情況下要有超導(dǎo)就應(yīng)該產(chǎn)生了，“不能說(shuō)那一點(diǎn)成分的改變會(huì)決定超導(dǎo)或不超導(dǎo)”。

為什么Dias的制備樣品方案不可行呢?Dias的方案是，用兩個(gè)小金剛石對(duì)微腔中的镥、氮?dú)夂蜌錃庠?5攝氏度下加壓到1萬(wàn)個(gè)大氣壓。聞海虎分析說(shuō)，Dias的材料制備方法存在明顯的不合理性，65攝氏度太低，這個(gè)溫度下能產(chǎn)生金屬和氮?dú)?、氫氣的反?yīng)是不可思議的。

聞海虎說(shuō)，Dias可能給了一個(gè)錯(cuò)誤的條件，或許是溫度少了一個(gè)“0”，“除非用激光加熱，否則很難做出來(lái)”，然而Dias并沒有提到激光。聞?；F(tuán)隊(duì)采用了高溫高壓爐來(lái)燒，很快就得到了镥氮?dú)洳牧稀?/p>

聞?；⒖紤]得更嚴(yán)謹(jǐn)。他說(shuō)，這個(gè)材料在幾十萬(wàn)個(gè)大氣壓下是否會(huì)出現(xiàn)高溫超導(dǎo)還不能下結(jié)論，“我們也正在做”。

學(xué)者稱：迪亞斯未對(duì)團(tuán)隊(duì)研究進(jìn)行復(fù)現(xiàn)

據(jù)每日經(jīng)濟(jì)新聞3月10日?qǐng)?bào)道，當(dāng)?shù)貢r(shí)間3月7日，轟動(dòng)全球物理界的“爆炸性”新聞在拉斯維加斯的美國(guó)物理學(xué)會(huì)(以下簡(jiǎn)稱APS)上誕生——羅切斯特大學(xué)的物理學(xué)家蘭加·迪亞斯(Ranga Dias)及其團(tuán)隊(duì)在上述會(huì)議上宣布，他們已經(jīng)創(chuàng)造出一種可以在室溫(room temperature)條件下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的全新材料。

在近15分鐘演講中，迪亞斯反復(fù)對(duì)室溫超導(dǎo)進(jìn)行詳細(xì)講述。不過(guò)，3月9日《自然》雜志刊登的論文中也坦言，盡管這一研究結(jié)果超乎想象，但還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和模擬來(lái)了解材料的超導(dǎo)狀態(tài)。

范德馬雷爾教授是對(duì)迪亞斯團(tuán)隊(duì)2020年論文數(shù)據(jù)提出質(zhì)疑的主要專家之一。盡管這一次范德馬雷爾博士認(rèn)為這項(xiàng)新研究似乎恰當(dāng)?shù)刈C明了新材料的影響，但他說(shuō)他“對(duì)整件事感到非常不舒服(uncomfortable)”。范德馬雷爾教授認(rèn)為，迪亞斯團(tuán)隊(duì)的新論文中可能隱藏著與去年被撤稿的論文類似的問(wèn)題。

范德馬雷爾教授提到，鑒于迪亞斯團(tuán)隊(duì)有被《自然》撤稿的情況，由一個(gè)獨(dú)立的小組對(duì)LuH2(氫化镥)的新發(fā)現(xiàn)進(jìn)行復(fù)現(xiàn)將比以往任何時(shí)候都更為重要?！暗蟻喫箞F(tuán)隊(duì)新論文中的協(xié)議(protocol)與之前被撤稿論文的協(xié)議不同——新協(xié)議不再允許評(píng)審專家引用導(dǎo)致撤回他們之前論文的理由。換句話說(shuō)，評(píng)審專家將無(wú)法看出迪亞斯團(tuán)隊(duì)的新論文是否有什么‘嚴(yán)重錯(cuò)誤’，至少與去年被撤稿的論文相同的方面不可能。即使可能，這樣的分析也需要很多時(shí)間，并且現(xiàn)在做出這樣的評(píng)估(如果有可能的話)還為時(shí)過(guò)早?！?/p>

在接受記者采訪時(shí)，范德馬雷爾教授表示，在學(xué)術(shù)報(bào)告的現(xiàn)場(chǎng)，迪亞斯博士及其合作者回答了一些在場(chǎng)人士的問(wèn)題，大部分答案都是令人滿意的?！安贿^(guò)，我提出的一個(gè)問(wèn)題沒有被他的合作者很好地理解，我并未得到有用的答案?！?/p>

迪亞斯博士北京時(shí)間3月9日在接受記者采訪時(shí)指出，“這種新的室溫超導(dǎo)材料將改變整個(gè)超導(dǎo)行業(yè)，這將使得一系列技術(shù)成為可能，這些技術(shù)將改變我們使用、存儲(chǔ)和傳輸能源的方式，更不用說(shuō)在計(jì)算、交通和醫(yī)療設(shè)備中的更多種應(yīng)用了。我們認(rèn)為這將是一項(xiàng)重塑21世紀(jì)的革命性技術(shù)?！?/p>

不過(guò)，另外一位主要質(zhì)疑者、加州大學(xué)圣地亞哥分校理論物理學(xué)家喬治·赫希(Jorge E.Hirsch)教授向每經(jīng)記者指出，如果迪亞斯博士團(tuán)隊(duì)此次提出的這種由氫、氮和镥組成的材料在其所述的溫度和壓強(qiáng)下真的是一種超導(dǎo)體，那么肯定是一個(gè)重大的科學(xué)突破了?！暗紤]到我此前對(duì)這些作者的經(jīng)驗(yàn)以及我對(duì)超導(dǎo)概念本身的理解，我不認(rèn)為他們此次提出的觀點(diǎn)是可信的，我也不認(rèn)為他們的論文會(huì)通過(guò)學(xué)術(shù)審查?！?/p>

赫希教授向記者指出，迪亞斯博士本人并沒有在拉斯維加斯的APS會(huì)議上對(duì)他們團(tuán)隊(duì)的研究進(jìn)行復(fù)現(xiàn)。赫希教授表示，“迪亞斯團(tuán)隊(duì)的主張需要獨(dú)立地進(jìn)行復(fù)現(xiàn)才能得到驗(yàn)證”，但他坦言不相信這會(huì)實(shí)現(xiàn)。

“最近刊登在《自然》雜志上的論文中展示了一些室溫超導(dǎo)的數(shù)據(jù)，但這篇論文大約一年前就提交給了《自然》，只不過(guò)《自然》是在3月8日才將這篇論文公開。我認(rèn)為迪亞斯博士如今應(yīng)該有關(guān)于他們研究的更多數(shù)據(jù)，不過(guò)他并沒有向公眾展示?！焙障＝淌谠诎l(fā)給記者的郵件回復(fù)中寫道。

什么是室溫超導(dǎo)研究

室溫超導(dǎo)是指在常溫下出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象，即在無(wú)電阻的情況下傳導(dǎo)電流。傳統(tǒng)上，超導(dǎo)材料需要在非常低的溫度下才能實(shí)現(xiàn)無(wú)電阻傳輸，通常在液氮(77K)以下的溫度范圍內(nèi)。然而，室溫超導(dǎo)的出現(xiàn)為超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了一次革命性的變革，可能會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和科技上的影響。

然而，目前實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)仍然面臨著許多挑戰(zhàn)，例如材料制備、穩(wěn)定性和可持續(xù)性等問(wèn)題。因此，需要進(jìn)一步的研究和開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)可靠、可持續(xù)和成本效益高，這對(duì)于其應(yīng)用和推廣至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性，研究人員需要開發(fā)新型的超導(dǎo)材料，并且需要考慮這些材料的生產(chǎn)、使用和處理對(duì)環(huán)境的影響。此外，超導(dǎo)技術(shù)的使用應(yīng)該與可再生能源的發(fā)展相結(jié)合，從而降低對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，進(jìn)一步提高可持續(xù)性。

南京大學(xué)簡(jiǎn)介

南京大學(xué)坐落于鐘靈毓秀、虎踞龍?bào)吹慕鹆旯哦迹且凰鶜v史悠久、聲譽(yù)卓著的百年名校。其前身是創(chuàng)建于1902年的三江師范學(xué)堂，此后歷經(jīng)兩江師范學(xué)堂、南京高等師范學(xué)校、國(guó)立東南大學(xué)、國(guó)立第四中山大學(xué)、國(guó)立中央大學(xué)、國(guó)立南京大學(xué)等歷史時(shí)期，于1950年更名為南京大學(xué)。1952年，在全國(guó)高校院系調(diào)整中，南京大學(xué)調(diào)整出工學(xué)、農(nóng)學(xué)、師范等部分院系后與創(chuàng)辦于1888年的金陵大學(xué)文、理學(xué)院等合并，仍名南京大學(xué)。校址從四牌樓遷至鼓樓金大原址。

南京大學(xué)目前擁有仙林、鼓樓、浦口、蘇州四個(gè)校區(qū)，有33個(gè)院系，本科生13350人、碩士研究生17201人、博士研究生8385人、留學(xué)生1117人?，F(xiàn)有一級(jí)學(xué)科國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科8個(gè)，二級(jí)學(xué)科國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科13個(gè)，“雙一流”建設(shè)學(xué)科16個(gè)。

南京大學(xué)擁有一支高素質(zhì)的師資隊(duì)伍，其中包括中國(guó)科學(xué)院院士28人，中國(guó)工程院院士5人，國(guó)家級(jí)領(lǐng)軍人才327人次，國(guó)家級(jí)青年人才347人次，國(guó)家科技重大專項(xiàng)、“973計(jì)劃”、“863計(jì)劃”、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等重大項(xiàng)目首席科學(xué)家103人次，國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)學(xué)科評(píng)議組成員22人，國(guó)家級(jí)教學(xué)名師11人，“百千萬(wàn)人才工程”國(guó)家級(jí)人選38人。