當地時間2023年3月7日，在美國內華達州拉斯維加斯舉行的物理學會年會上，羅切斯特大學助理教授Ranga Dias郎加·迪亞士發表了題為《極端條件下的物質：靜態超導實驗》的演講”并聲稱他和他的團隊創造了一種可以在室溫和接近大氣壓力下工作的超導體。

這是一場座無虛席的演講，開場前15分鐘就已經人滿為患，安保人員不得不上前阻攔更多想要入場的觀眾。

據迪亞士介紹，這是一種由氫、氮和镥組成的新材料，可以在室溫和不太高壓的環境條件下表現出超導性。

在一項相關實驗中，他和他的團隊將純金屬镥和氫氣、氮氣放置在一個可以產生高壓的裝置中，稱為金剛石砧（金剛石砧的核心是兩顆對齊的金剛石，兩顆金剛石之間的狹縫中產生極高的壓力），然后通過改變壓力，他們可以測量新材料中的電阻。該材料在約 21°C 和 294 開爾文 (Kelvins, K) 的條件下表現出超導性。

迪亞士在演講中說：“我們在碳質硫化氫中發現的室溫超導性表明，三元或更大的體系可能是實現更高轉變溫度和室溫超導性的關鍵。” “對于實際應用來說，這意味著一種新型材料體系的誕生。”

圖 | Ranga Dias（來源：資料圖）

就在迪亞士公布結果后，當地時間3月8日，相關論文的題目是《氮摻雜氫化镥中近環境超導性的證據》“Evidence of near-ambient superconductivity in a N-doped lutetium hydride” 發表于《自然》。Nathan Dasenbrock-Gammon 內森·達森布羅克-甘蒙是第一作者，Dias迪亞士是通訊作者。

圖丨相關論文（來源：Nature）

迪亞士在論文中說，他制備了一種由氫、氮和稀土金屬镥反應得到的固體材料，可以完美地導電。在 21°C 和大約 1 GPa（1 GPa = 10 Kbar）的壓力下，新合成的化合物以零電阻傳導電流。

其實1GPa壓力還是很大的，大約是馬里亞納海溝最深處壓力的10倍。即便如此，迪亞士實驗所需的壓力遠低于以往使用類似材料的實驗（低100多倍），也遠低于目前主流室溫超導體所需的數百萬個氣壓。

在這項研究中，迪亞士將薄镥箔放入金剛石砧座中，并向其中注入氫氣和氮氣的混合物。通過將壓力提高到 2 GPa（接近大氣壓的 20,000 倍）并將混合物在 200 °C 下加熱 3 天，空腔中形成亮藍色晶體，即使壓力下降，新合成的物質仍保持結晶狀態。 

當壓力降至 0.3GPa 時，隨著電阻降至零，藍色水晶變成粉紅色。在 1GPa 的壓力下，該材料可以達到 294K 的峰值超導溫度。磁性測量表明樣品可以排斥外部施加的磁場，這種現象是超導體的標志（邁斯納效應）。

對于這一成果，上海交通大學電氣工程系趙躍教授表示：“富氫高溫超導體（氫金屬化合物）的壓力一般在150GPa左右，1GPa已經算很低了。但是， 1GPa的壓力在實際應用場景中仍然無法使用，甚至比低溫實現還要困難。”趙躍還指出：“這一實驗結果對凝聚態物理的意義遠大于超導實用技術。新型超導材料能否實用取決于其在磁場下的載流能力和穩定性。因此。，這種新型超導材料要走出實驗室還有很長的路要走。”

著名的超導性和量子材料專家、澳大利亞臥龍崗大學超導與電子材料研究所所長、澳大利亞國家未來低能電子技術中心分部主任王曉臨說：“雖然室溫超導體遲早會被發現，但我仍然和我的同事一樣興奮并渴望重復這一發現。室溫超導將在許多方面發生變革。2023 年將是不平凡的一年。我向背后的科學家們表示祝賀這一發現，并期待在室溫超導領域繼續取得進展。”

另據報道，此前只有在極低的溫度或壓力下才能觀察到超導性，而現有的超導體需要昂貴且笨重的冷卻系統才能實現零電阻傳導。由于所需條件苛刻，這些材料無法長期投入到無損電力線、懸浮高速列車和醫學影像設備等應用場景中。

這次的化合物是在高壓高溫條件下合成的。完全恢復后，可以沿著壓縮路徑測試其超導性能。如果這是真的，那么這種可以在常溫下工作的超導材料可能意味著環保超導應用技術的曙光已經到來，也很有希望開啟超靈敏、高效電子產品的革命性時代。

對于論文的發表過程，身為通訊作者的迪亞士自稱經歷了五輪審稿。即便如此，并非所有人都認同這一成就。業內同行認為，迪亞士應該盡一切努力幫助外部科研團隊重現實驗。

但迪亞士表示，他與他人共同創立的公司 Unearthly Materials 正試圖將這種新型氫化物商業化，并告訴媒體：“鑒于我們工藝的專有性質和現有的知識產權，我們不會分發這些材料。”

這篇論文的另一位作者阿什坎·薩拉馬特 Ashkan Salamat 是拉斯維加斯內華達大學的教授，與迪亞士 Dias 共同創立了 Unearthly Materials材料公司。“這是對氫化物所做的最詳細的研究，”薩拉馬特說。同時，他說樣本的原始數據可以在網上查到，還說在分享樣本的論文中也提供了詳細的配方，所以“大家可以繼續自己做”。

同行業的美國佛羅里達大學副教授詹姆斯·哈姆林James Hamlin對媒體表示：“如果結果被證明是正確的，這可能是超導史上最大的突破。這將是一個地球上令人震驚的、開創性的、非常令人興奮的發現。”他繼續說道：“我認為他們必須做一些真正的工作，并且真正地開放讓人們相信它。”

加州大學圣地亞哥分校的物理學教授豪爾赫·愛德華多·赫希Jorge Eduardo Hirsch說：“我懷疑（新結果），因為我不相信這些作者。”而在上述會議上，赫希被安排在迪亞斯之后發言，上臺后，赫希當面質疑了迪亞斯的新成績。
 
“物理學的圣杯”——超導性

說到這里，讓我告訴你什么是超導。超導性被稱為“物理學的圣杯”，是指在一定的低溫條件下，導體的電阻降至零的狀態。事實上，如果冷卻到非常低的溫度，許多材料都可以成為超導體，即可以無電阻地傳輸電力。一些超導體在較溫暖的條件下工作，但它們必須受到擠壓。因為它需要滿足一定的溫度條件，所以它的應用還沒有達到能夠帶來顛覆性變化的程度。

超導研究的歷史可以追溯到一個世紀以前。1911年，荷蘭物理學家海克·卡默林·昂內斯（Heike Kamerlingh Onnes）先后測量了汞、錫、鉛在極低溫下的電導率，并率先發現了浸入液氦中的水銀的電導率。固體汞燈絲在 4.2K 時表現出超導性。

隨后的研究表明，許多類別的材料都具有超導性，例如一些金屬合金、釔鋇銅氧化物化合物等。從此，尋找能夠在常溫下實現超導的材料成為學術界孜孜不倦追求的目標。

1968 年，英國固態物理學家尼爾·阿什克羅夫特發現，氫元素在高壓下金屬化后會變成高溫超導體。他認為以氫為主的化合物最有可能具有金屬性和超導性。

那么，此次發表在Nature上的新論文為何會引來業界的不同意見呢？這很大程度上是由于該團隊之前的論文被 Nature 撤稿導致。而這篇被撤回的論文一度被譽為室溫超導的“里程碑”成就。

“里程碑”論文被撤，“數據未知”的室溫超導研究引發巨大爭議

2020年10月，迪亞士團隊在《自然》雜志上發表論文，聲稱他們首次實現了室溫超導。這篇已經被撤回的論文，題目是《碳質硫氫化物的室溫超導性》“Room-temperature superconductivity in a carbonaceous sulfur hydride”，報告了碳質硫化氫體系中的超導性，在267±10kMPa下達到的最大超導轉變溫度為15℃ 。

圖丨撤稿論文（來源：Nature）

Dias迪亞士在這篇被撤回的論文中提到，在金剛石壓砧中，在 140 至 275 GPa 的壓力范圍內觀察到了超導性，其轉變溫度在 220Gpa 以上急劇上升。此外，在三元體系中引入化學調諧可以在較低壓力下保持室溫超導性。

起初，論文投稿后，很快就被Nature接收并發表，甚至在較短的時間內獲得了大量讀者的關注。

但隨后，因為論文中的數據遭到了學術界的質疑，很快就引起了巨大的爭議。接著，以 Dias 為首的作者團隊對論文進行了更正，并提供了相關原始數據，但質疑的聲音并未停止。

比如赫希Hirsch教授在上一篇文章中就強烈表示論文中的數據非常可能是“捏造的”，他甚至在預印本平臺arXiv和Physica C上發表了質疑文章。此外，不少物理學家也對這篇論文表示了質疑。

即便如此，作為論文作者的迪亞士依然對一切質疑表示堅決反對。他對媒體說：“我們堅持我們的工作，這已經在實驗和理論上得到了驗證。”撤稿論文的作者阿什坎·薩拉馬特 Ashkan Salamat 也表示：“我們對《自然》雜志編委會的決定非常關注。感到困惑和失望。”

然而，經過調查，《自然》雜志于 2022 年撤回了這篇論文。需要說明的是，這次撤稿有點反常，因為Nature在九位論文作者的聯合反對下，果斷執行了撤稿行動。面對這一結果，一向持懷疑態度的赫希表示：“撤稿還不夠，這掩蓋了科學不端行為的證據。”

迪亞士Dias 最近向《自然》雜志提交了一份新手稿，該手稿在實驗中復制了碳質氫硫化物的高溫超導性，他堅持認為這將澄清過去的指控。迪亞斯還表示，他與《自然》雜志分享了他所有的原始數據。

因此，對于迪亞斯這一次的新成就，無論未來會出現怎樣的爭議，也不管是真是假，我們都必須秉持“讓子彈飛一會兒”的觀望態度。

最后，如果這種新型室溫超導體成為現實，它幾乎可以改變所有使用電力的技術，并為電子設備、磁懸浮列車和核聚變發電廠開辟全新的可能性。如上所述，只要室溫超導體能夠實現，就會帶來很多方面的變化。

內容來源：深科技