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一种可以在室温下轻松导电的神奇材料可能会改变文明,回收因电阻而损失的能量,并为新技术带来可能性。
然而,三月份在著名的《自然》杂志上发表的有关这种室温超导体的声明引起了质疑,甚至有些人怀疑这一结果是捏造的。
但现在,伊利诺伊大学芝加哥分校的一组研究人员报告说,他们已经验证了一个关键的测量结果:电阻明显消失。
这一结果并不能证明该材料是室温超导体,但它可能会促使其他科学家进行更仔细的研究。
纽约罗切斯特大学机械工程和物理学教授、原始研究的关键人物兰加·P·迪亚斯 (Ranga P. Dias) 报告说,这种材料在 70 华氏度的温度下似乎是超导体——比这个温度要高得多。与其他超导体相比,当受到每平方英寸 145,000 磅的压力挤压时,大约是海洋最深海沟底部压力的 10 倍。
高压意味着这种材料不太可能找到实际用途,但如果这一发现属实,它可能会为其他真正在日常条件下工作的超导体指明道路。
这一说法遭到了怀疑,因为围绕迪亚斯博士展开了一些科学争议,而其他试图复制这一结果的科学家却未能发现任何超导性的迹象。
Dias 博士成立了一家名为 Unearthly Materials 的公司,将这项研究商业化,迄今为止已从投资者那里筹集了 1650 万美元的资金。
本月发布的预印本论文中透露的新测量结果来自伊利诺伊大学芝加哥分校物理和化学教授拉塞尔·J·海姆利 (Russell J. Hemley) 领导的团队。 赫姆利博士拒绝发表评论,因为该论文尚未被科学期刊接受。
尽管如此,他在该领域享有盛誉,他的报告可能会导致人们对迪亚斯博士的超导主张进行更积极的重新考虑。
“这可能会说服一些人,”佛罗里达大学物理学教授詹姆斯·J·哈姆林(James J. Hamlin)说,他一直对迪亚斯博士的研究持批评态度。 “这让我觉得其中可能有什么道理。”
迪亚斯博士的材料由镥(一种银白色稀土金属)以及氢和少量氮制成。 Hemley 博士的实验室使用 Dias 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。
海姆利博士和他的同事观察到材料的电阻急剧下降。 尽管这些发生的温度高达 37 华氏度,比迪亚斯博士描述的低约 30 度,但与其他超导体相比仍然温暖。 转变温度根据材料挤压的紧密程度而变化。
“他们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,这与我们三月份在《自然》论文中报道的内容非常吻合。”
赫姆利博士的测量并没有提供超导性的证据。 该材料有可能只是一种非常好的导体,而不是超导体。
该报告没有包括确定内部是否存在零磁场的测量结果。 这种现象被称为迈斯纳效应,被认为是超导体存在的明确证据。
迪亚斯博士早期的一些论文引起了激烈的争论。 包括哈姆林博士在内的批评者表示,关于如何处理实验数据的关键细节有时会被遗漏。 《自然》杂志甚至撤回了 2020 年发表的一篇论文,该论文提出了较早的超导体主张,尽管迪亚斯博士和其他作者表示反对,他们表示研究结果仍然有效。
哈姆林博士还指出,迪亚斯博士 2013 年在华盛顿州立大学的博士论文的大部分内容几乎是逐字复制的,来自其他科学家的工作,包括哈姆林博士自己的博士论文。
迪亚斯博士承认他在论文中抄袭了其他人的工作,并表示他应该包含引用。 他否认自己早期论文中存在科学不当行为。
“我从未有意或故意参与任何抄袭任何人科学工作的行为,”迪亚斯博士说。 “这是一个疏忽。”
Hemley博士团队的研究结果表明,Dias博士确实在镥-氢-氮材料中发现了一些新东西。
罗马第一大学物理学教授莉莉娅·博埃里 (Lilia Boeri) 表示,很明显,这并不是二十年前科学丑闻的重演,当时新泽西州贝尔实验室的研究员 J·亨德里克·舍恩 (J. Hendrik Schön)编造了他的数据,声称有一系列突破性的发现。
“这是一个完全不同的故事,从某种意义上说,他确实创造了一些东西并测量了一些东西,”博埃里博士谈到迪亚斯博士时说道。
但是,她补充道,“目前还不清楚这是否表明存在超导性,或者仅仅是他发现了某种类型的有趣的电子传输。”
近年来,被称为氢化物的材料已被证明在寻找在较高温度下工作的超导体方面很有前景,尽管到目前为止它们都需要破碎压力。 迪亚斯博士说,正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物理学研究生 Adam Denchfield 和同一所大学物理学助理教授 Hyowon Park 撰写的一篇早期论文试图解释其中的原因,称研究人员忽视了微妙之处镥-氢-氮化合物的电子结构可以解释更高的超导温度。
他们提出迪亚斯博士材料中的元素可以配置成不同的结构。 最普遍的结构可能导致颜色变化和其他观察到的特性,而超导电流流过化合物中少量的不同结构。 这可以解释为什么并非所有样本,甚至并非所有在迪亚斯博士实验室中创建的样本都具有超导性。
但博埃里博士并没有动摇。
“理论上的论据完全奇怪,”她说。 Boeri博士表示,一种具有高超导温度的材料,至少是一种遵循传统理论的材料,需要一种非常坚硬的晶格结构,而这种材料不具备这种结构,论文没有讨论这个问题。
布法罗大学化学教授伊娃·祖雷克 (Eva Zurek) 曾与赫姆利博士和迪亚斯博士在其他项目上进行过合作,她最初持怀疑态度,但现在部分改变了主意。
超导体的数值模拟包括计算的简化。 Hemley 博士的论文认为,计算的执行方式应该有所不同,而当 Zurek 博士的团队尝试这些修改时,他们得出了相同的答案。
“我意识到这并非不可能,”祖雷克博士说。 “我不会立即排除这种可能性,就这么说吧。”
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