作者:孙滔 来源:中国科学报 发布时间:2023/5/12 20:24:18
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投稿Nature两个月即发表,南大团队推翻美国室温超导研究

 

在论文初稿贴到预印本网站arXiv后不到两个月,南京大学教授闻海虎团队推翻美国室温超导研究的工作于2023年5月11日在线发表在《自然》( Nature)杂志上。
与预印本初稿相比,发表的最后版本提供了更多更详实的数据,论证该镥-氢-氮材料中不存在近常压的室温超导。预印本论文当时提交的数据是在低于6 GPa的压力下,这种氮掺杂氢化镥材料不存在近环境超导性,即常压下的室温超导。《自然》杂志新发表的论文中补充了大量的新数据,在高达40.1  GPa的压力下和低至2K,这种材料都不存在超导电性,更谈不上常压下的室温超导,即所谓环境超导性(ambient superconductivity)。

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《自然》网站截图

就在3月8日,美国罗切斯特大学的朗加·迪亚斯(Ranga Dias)团队发表在《自然》的室温超导研究称,其研发的一种镥-氢-氮材料在近1万个大气压(1GPa)下实现了室温超导。
此次闻海虎团队《自然》论文的发表,直接否定了这一结论。如果迪亚斯团队还想维持其近常压下室温超导的结论,就必须给出令人信服的新证据,“但这似乎很难了”,闻海虎说到。

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闻海虎 图源:南京大学

3项补充

就在3月15日发布预印本论文的同时,闻海虎团队也联系了《自然》杂志,询问是否可以发表与迪亚斯团队相反结论的研究结果。在得到肯定回答后,闻海虎当天即向《自然》投稿。
《自然》杂志本来打算将这篇论文作为Matter Arising Argument (冲突的争辩)发表,然而闻海虎团队在回复3个审稿人的审稿意见过程中,又补充了很多高质量的数据,文章内容变得丰富多彩,因此《自然》编辑讨论后决定最终以研究论文的形式发表。
闻海虎说:“否定一项研究比证明一项研究更难,因为需要从多角度证明你所研究的样品与被质疑的对象样品是几乎一致的。另外要使用精细的测量、大量的数据和分析来进行论证。”
相比之前16页的预印本论文,《自然》杂志论文的数据多了很多。闻海虎告诉《中国科学报》,这些补充主要体现在3个方面:

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在闻海虎团队研究中,在不同压力下,样品有了从深蓝色、紫红色到粉红色的渐变;并且在所有压力和颜色状态下,电阻也随着温度降低而降低,但没有出现超导现象。
其一,需要更多样品的测试。他们先后做了30多个样品的实验,且每个实验都需要重复。新的数据包括了更高压下的样品颜色演化,也就是论文中的上图。可以看到,在不同压力下,样品有了从深蓝色、紫红色到粉红色的渐变;并且在所有压力和颜色状态下,电阻也随着温度降低而降低,但没有出现超导现象。
其二,需要更严谨证明其实验样品与迪亚斯实验样品一致。他们做了多套的X光衍射实验。审稿人提出,X光衍射的晶格常数与迪亚斯的参数稍有差别。闻海虎说,其实这个差别很小,通常在仪器的误差范围之内。不过他们还是重新进行了多轮实验,并作了统计平均。同时,他们还测量了拉曼光谱数据,这样可以给出分子振动的细节信息,结果证明其样品与迪亚斯样品几乎一样。

其三,需要有对比。审稿人提出,会不会是因为实验装置不够灵敏而无法测量出可能存在的超导?于是闻海虎团队选择一个自己团队工作多年的铜氧化物超导体(转变温度为112K)进行了同样条件的测量:如果实验的镥-氢-氮材料是超导的,那么其磁测量信号应该是一样强的。但是,与真正的超导体相比,镥-氢-氮材料信号要弱约100倍,而且符号是正的,完全不符合超导体的行为。

对比预印本论文,《自然》论文的另外一个显而易见的差别是作者多了5人,这主要是因为要补充一些新的数据需要进行新的合作。但正文字数反而还少了若干,因为表述更严谨清晰。

闻海虎说,“我们的数据非常的丰富和全面,而且漂亮,可以用一个美字来形容。”

同台较量

这样的论文发表也是一次高手对决。《自然》发表的争议研究,自然还是由《自然》来作为对决平台。
事实上,近两个月来,除了《中国科学报》之前报道过的中科院物理研究所研究员靳常青团队和程金光团队分别于3月9日和3月12日发表的预印本研究外,曲阜师大和东南大学联合的研究,以及中科院物理研究所研究员孙力玲团队也都发表了对于镥氢化物的研究,一定意义上也否定了迪亚斯的结论。
据闻海虎介绍,《自然》杂志将其稿件也给迪亚斯看过后,后者给出的反馈是,两者样品不完全一致。然而,在实际的凝聚态物理实验中,很难说能够制造出绝对完全一样的样品。
闻海虎说,希望他们团队的工作可以起到去伪存真的作用,这也是科学进步的必要过程,尤其是对非常重要的结论更需要其他独立小组的验证。他希望这些工作能够让室温超导研究的氛围热烈起来,这对于金属氢超导材料的研究是有推动的。
他认为,从物理逻辑上,室温超导不一定不能实现。从这个意义上讲,世界上顶尖科学家的同台竞技会促进这方面工作的快速推进。
 
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