冷静对待室温超导体的新发现

1毫米的氢化镥样品的显微镜图像。研究人员声称，当掺入氮气时，这种材料可以在室温和接近环境压力下超导

周二，当 Ranga Dias 在一次演讲中宣布他的团队已经制造出室温超导体时，没有人说一句话。在拉斯维加斯举行的 APS 三月会议上，这位罗彻斯特大学的物理学家将所声称的成就描述为一个多世纪以来对凝聚态“圣杯”的追寻的顶峰：一种能够传导电子的材料在环境温度下为零电阻。

长期以来，物理学家一直在吹捧室温超导体可能引发的技术革命，迪亚士列举了其中许多，包括使用这种材料进行核聚变的可能性。他还提到了交通应用——用液氦冷却到大约 5 K 的超导体已经用于高速列车。“你知道电影《回到未来》吗？” 他问观众（电影中的主角乘坐悬浮滑板，以及其他未来派交通工具）。没有人回应。“那些事情是可能的，”他说。

在他的演讲中，以及他的研究小组成员随后发表的四次演讲中，Dias 和他的团队详细介绍了材料、发现和他们所做的验证检查，其中包括材料的化学成分、结构和光学反射率，一种提供有关材料电子跃迁信息的属性。“在本文的方法部分，我们描述了我们是如何做到的 [...]。如果有人想要样品，我们愿意讨论合作，”他后来告诉《物理杂志》。“我认为这种材料非常有前途。”

所讨论的材料是掺氮氢化镥或简称 NLH。根据 Dias 的 PowerPoint 演示文稿中的一张图片，在环境温度和压力下，NLH 看起来是蓝色的，而且，他的团队的实验表明，它表现得像普通金属。增加一些压力——在这种情况下为 1 吉帕 (GPa)——NLH 变成粉红色并开始超导。进一步压缩，材料变成红色并恢复为普通金属。

该团队使用三个实验特征证实了 NLH 的超导特性：在相同温度下，材料的电阻降至零，其热容量突然变化，其在磁场中的行为也是如此——一种称为磁化率的特性。

Dias 的材料属于富氢材料家族，理论预测该材料具有超导性。物理学家已经制造了几种这样的氢化物，包括超导温度高达 203 K 的硫氢化物和超导温度高达 250 K 的氢化镧。为了实现超导，这两种材料都需要在高于地幔底部的压力下制造和储存（分别为 155 GPa 和 170 GPa）。因此，凭借其 294 K 的超导温度和仅 1 GPa 的压力要求，氢化镥将是物理学家获得的最接近在环境条件下超导的材料。（此压力比用于生产合成金刚石的压力低 10 倍，并且在实验室中很容易获得。）

对于这样的说法，人们可能会期待欢呼和生动的问题，但听众的反应是犹豫不决——一些人礼貌地问了一些技术问题，比如迪亚斯的团队能在多大程度上控制样品中的氮含量。没有欢呼或欢呼。观众以前来过这里。

2020 年，Dias 团队在《自然》杂志的一篇论文中宣布，他们创造了一种材料碳质硫氢化物，它在 287 K 和 267 GPa 下具有超导性 [ 2 ]。研究人员和新闻媒体称赞了这一发现，但两年后，在外部研究人员发现结果中存在奇怪之处后，该论文被撤回（参见新闻专题：科学不端行为的指控越来越多，因为物理学家提出了他迄今为止最大的主张）。Dias 和他的团队不同意撤回，称他们的发现是可靠的。Dias 目前的一名研究生 Hiranya Pasan 告诉《物理杂志》，该团队已经重现了 2020 年的结果，最近几个月前制造了超导碳质硫氢化物。但社区仍然保持警惕。

这种谨慎的另一部分原因是，迄今为止，还没有人独立复制迪亚斯团队的结果。加州大学圣地亚哥分校的 Jorge Hirsch 在 Dias 和他的团队发言的会议的最后一次发言中提出了这种缺乏验证的问题。赫希争辩说，那些声称创造了高温超导氢化物的人遭受了“确认偏见”，即挑选证据来支持他们的议程。（Hirsch 一直是 Dias 作品的直言不讳的批评者。）作为会议的最后一个问题，Dias 问 Hirsch，“你能不能也有确认偏见？” “也许吧，”赫希回答道。

会议结束后，一些与会的研究人员——都是 Dias 的合作者——接受了Physics Magazine 的采访，告诉我们他们不同意 Hirsch 挑剔的结论。其中之一，伊利诺伊大学芝加哥分校的 Russell Hemley 证实了 Pasan 的说法，即他们已经复制了 2020 碳质硫氢化物——正如该团队最近发布的一篇 arXiv 论文中所报道的那样 [3 ]。

Pasan 说，Dias 的小组仍然需要更精确地描述 NLH 的化学成分。样本似乎也由两个阶段组成，这是他们需要调查的观察结果。最终，他们计划对这种材料进行创新，以在环境压力和温度条件下制造超导体，帕桑说他认为这是一个可行的目标。但非同寻常的主张需要非同寻常的证据，而社区还有很多后者有待收集。