الموصلية الفائقة "تالف" بينما يتطلع الباحثون إلى المضي قدمًا من التراجعات - عالم الفيزياء

"سأقدم مادة جديدة لأول مرة." هكذا قال عالم فيزياء المادة المكثفة رانجا دياس إلى قاعة المؤتمرات المزدحمة في اجتماع مارس للجمعية الفيزيائية الأمريكية في لاس فيجاس في وقت سابق من هذا العام. كانت المادة المعنية هي هيدريد اللوتيتيوم المشبع بالنيتروجين، أو Lu-N-H، واستمر دياس في وصف القياسات التي زعم أنها شهدت أدلة على الموصلية الفائقة عند درجة حرارة رائعة تبلغ 294 كلفن (20 درجة مئوية) تحت ضغط قدره 1 جيجا باسكال (10). كبار).

ادعى دياس، الذي كان يقيم في جامعة روتشستر في الولايات المتحدة، أنه لاحظ العديد من علامات الموصلية الفائقة مثل انخفاض المقاومة الكهربائية إلى الصفر عند درجة حرارة انتقالية معينة وطرد المواد لخطوط المجال المغناطيسي. وقام هو وزملاؤه أيضًا بقياس الحرارة النوعية للعينة، والتي أظهرت استجابة مميزة عند درجة الحرارة الانتقالية.

يبدو أن اكتشافهم يمثل ذروة بحث دام قرنًا من الزمان في فيزياء المواد المكثفة: البحث عن مواد فائقة التوصيل في الظروف المحيطة. ومع ذلك، لم يتفوه أحد بكلمة واحدة بعد المحاضرة، ولم يكن هناك احتفال جامح. أنهى دياس حديثه ببساطة ومرر الميكروفون إلى المتحدث التالي.

سأل أحد الحضور إذا كانت هناك أسئلة. ردت رئيسة الجلسة مينتا أكين من مختبر لورانس ليفرمور الوطني: "ليس لدينا وقت"، وقد قوبل ردها بأنين مسموع من الغرفة.

بدا الجو مختلفًا تمامًا عن اجتماع APS السابق في مارس عام 1987 - "اجتماع وودستوك للفيزياء" الشهير في مدينة نيويورك والذي انعقد بعد اكتشاف أول موصلات فائقة الحرارة المرتفعة.

في ذلك الوقت كان الفيزيائيان جورج بيدنورز و أليكس مولر أشعل عالم فيزياء المواد المكثفة النار بعد اكتشافه في العام السابق أن مادة تحتوي على أكسيد النحاس واللانثانوم والباريوم أصبحت فائقة التوصيل عند حوالي 35 كلفن. وكان هذا أعلى بنحو 50% من الرقم القياسي السابق البالغ 23 كلفن والذي تم تحقيقه أكثر قبل عقد من الزمان في النيوبيوم الجرمانيوم (Nb₃قه).

أحدثت المواد "النحاسية" الجديدة مثل هذا الضجيج لأنها لم تكن معادن بل عوازل، كما أنها أتاحت إمكانية العثور على مقاييس كيميائية جديدة ومركبات يمكن أن تصل إلى درجات حرارة انتقالية أعلى.

كان الموصل الفائق في درجة حرارة الغرفة بمثابة الكأس المقدسة، حيث كان يبعث الأمل في مجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من شبكات الطاقة فائقة الكفاءة وحتى التطبيقات الطبية التي تتطلب مغناطيسات قوية.

فاز بيدنورز ومولر لاحقًا بجائزة نوبل للفيزياء لعام 1987 لهذا الاكتشاف، وفي العقود التالية، ابتكر الباحثون مركبات جديدة قائمة على النحاسات وصلت إلى درجات حرارة انتقالية تبلغ 133 كلفن عند الضغط المحيط و166 كلفن عند ضغط يبلغ حوالي 30 جيجا باسكال.

من الكوبرتات إلى الهيدريدات

بينما كان الكوبرتس هو في الواقع ملوك الموصلية الفائقة على مدى العقدين الماضيين، بدأ كل شيء يتغير في منتصف عام 2010. في عام 2015 ميخائيل إريميتس وزملاؤه في معهد ماكس بلانك للكيمياء، وجامعة يوهانس جوتنبرج ماينز، وكلاهما في ألمانيا، لاحظوا الموصلية الفائقة عند درجة حرارة 203 كلفن في عينة من كبريتيد الهيدروجين.

على الرغم من أنه يلزم ضغط المادة إلى 150 جيجا باسكال (الطبيعة 525 73)، في عام 2018 مجموعة بقيادة راسل هيملي، الذي كان آنذاك في جامعة جورج واشنطن بالولايات المتحدة، أبلغ عن الموصلية الفائقة عند 260 كلفن في سوبر هيدريد اللانثانم، وإن كان لا يزال تحت ضغط يزيد عن 180 جيجا باسكال، وهو العمل الذي تم نشره في عام 2019 (فيز. القس ليت. 122 027001).

وفي نفس العام، أبلغ فريق إريميتس عن الموصلية الفائقة عند درجات حرارة تصل إلى 250 درجة كلفن  في هيدريد اللانثانم عند 170 جيجا باسكال (الطبيعة 569 528).

أدى العمل على ما يسمى بالهيدريدات الثنائية -وهي مركبات تحتوي على الهيدروجين وعنصر آخر مثل كبريتيد الهيدروجين- إلى إثارة "حمى الذهب" في البحث عن الموصلات الفائقة ذات درجات الحرارة العالية.

لكن الأمر الأكثر إثارة هو أنه تم التنبؤ بها بالكامل من خلال حسابات المبادئ الأولى، حيث تتفق النظرية بشكل شبه كامل مع التجربة.

لقد أضر سلوك دياس المتهور بسمعة المجال وقد يستغرق الأمر بضع سنوات لإصلاح الضرر

ليليا بويري

يقول عالم الفيزياء النظرية: «ربما كانت الهيدريدات هي الاكتشاف الوحيد الأكثر إثارة في الموصلية الفائقة بعد النحاسات، وقصة نجاح مذهلة للتفاعل بين النظرية والتجربة». ليليا بويري من جامعة روما لا سابينزا.

دخل دياس وزملاؤه لعبة الموصلية الفائقة في درجات الحرارة العالية في عام 2020. وباستخدام خبرته في ضغط الهيدروجين لضغط مرتفع (انظر الإطار أدناه)، تمكنت مجموعة دياس من نشرت ورقة بحثية عن هيدريد الكبريت الكربوني التي تدعي أنها تظهر موصلية فائقة عند درجة حرارة 288 كلفن تحت ضغط يبلغ حوالي 260 GPa (الطبيعة 586 373).

في نفس الوقت تقريبًا، شارك دياس في تأسيس شركة - Unearthly Materials - لتسويق الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة، وفي ذلك العام حصل عمله على جائزة 2020 عالم الفيزياء اختراق العام.

في عام 2021، تم تسمية دياس باسم أ TIME100 المبتكر القادم لأجل عمله. وأشار: "دعونا نكون واضحين: الألواح الطائرة، وقطارات الارتفاع المغناطيسي، وخطوط الكهرباء الخالية من المقاومة لن تأتي هذا العام أو العام المقبل". الوقت: مجلة. "ولكن بفضل RangaDias، أصبحوا أقرب من أي وقت مضى."  

ولكن لم يكن كل شيء كما يبدو. في عام 2021، أثار الباحثون مخاوف بشأن بعض عمليات معالجة البيانات في الورقة، ولا سيما الطريقة التي تم بها طرح خلفية من قياسات المقاومة لإظهار سقوط العينة إلى مقاومة الصفر بعد درجة الحرارة الانتقالية.

ترتفع درجة الحرارة

ثم، في سبتمبر 2022، المجموعات الطبيعة تم سحب الورق. "لقد أثبتنا الآن أن بعض خطوات معالجة البيانات الرئيسية - أي عمليات الطرح الخلفية المطبقة على البيانات الأولية المستخدمة لإنشاء مخططات القابلية المغناطيسية - استخدمت إجراءً غير قياسي محدد من قبل المستخدم"، كما أشار التحديث التحريري الذي كتبه المؤلفون. من الورقة الأصلية.

اختلف جميع المؤلفين التسعة في الورقة مع القرار الذي اتخذه الطبيعة للتراجع، على الرغم من أن جامعة روتشستر بدأت ثلاثة تحقيقات داخلية، اكتمل اثنان منها في مايو 2022، وآخر بعد التراجع. وأعلنت روتشستر أن التحقيقات لم تجد أي دليل على سوء السلوك لكنها لم تطلق سراحها التفاصيل الكاملة للاستفسارات.

لم يرتدع دياس، وبعد إلقاء كلمته في اجتماع وكالة الأنباء الجزائرية هذا العام، تم نشر عمل فريقه على Lu-N-H، مرة أخرى في الطبيعة (615 244).

في أبريل ، أ تم نشر براءة اختراع دياس كمخترع (على الرغم من تقديمه في أبريل 2022) لمادة هيدريد اللوتيتيوم التي يمكن أن تكون فائقة التوصيل في درجة حرارة الغرفة. ومع ذلك، لم يتم تقديم أي تفاصيل عن القياس الدقيق للمواد المتفاعلة. ولكن كما هو الحال مع عام 2020 الطبيعة ورقة، أثيرت أسئلة حول الطرح الخلفية في الدراسة الجديدة.

كانت هناك أيضًا مخاوف من أن معدل النجاح المعلن لقياس الموصلية الفائقة في درجات حرارة عالية في عينات Lu-N-H كان حوالي 35% فقط، في حين يأمل المرء أن تكون جميع العينات التي تم صنعها وفقًا لوصفة معينة فائقة التوصيل للمساعدة في التكاثر.

ما زلت أشعر أن الموصلية الفائقة للهيدريد لديها فرصة جيدة لتوفير موصل فائق في النهاية في الظروف المحيطة

ديفيد سيبيرلي

وعندما حاول باحثون آخرون إعادة إنتاج النتائج، فشلوا. على سبيل المثال، وجد دي بينج من معهد فيزياء الحالة الصلبة في هيفي بالصين وزملاؤه بعض علامات التحول عند درجة حرارة تبلغ حوالي 240 درجة كلفن، لكنهم يشيرون إلى أنها لا تشير إلى الموصلية الفائقة (أرخايف: 2307.00201).

وجد المنظرون الذين حاولوا تفسير الموصلية الفائقة في درجات الحرارة المرتفعة أنفسهم يعانون أيضًا. أظهر بويري وزملاؤه مؤخرًا أنهم لم يتمكنوا فقط من تحديد مركب واحد في مخطط طور Lu-N-H الذي يمكن أن يفسر ادعاءات دياس غير العادية، ولكن أيضًا أن هيدريدات Lu-N-H هي في جوهرها موصلات فائقة منخفضة الحرارة (طبيعة كومون. 14 5367). وتقول: «لا توجد ورقة نظرية واحدة تجد تفسيرًا معقولًا لنتائج دياس».

ومع ذلك، جاء الدعم لعمل دياس من هيملي، الذي يعمل الآن في جامعة إلينوي في شيكاغو. وبعد حصولهم على المواد التي أعدها فريق دياس، قام هيملي وزملاؤه بقياس المقاومة الكهربائية للعينات تحت ضغوط مختلفة، ووجدوا أدلة على الموصلية الفائقة التي تصل إلى 276 كلفن عند 15 كيلو بار (أرخايف: 2306.06301).

"قياساتنا تتفق بشكل ممتاز مع ما ورد في الطبيعة قال هيملي: "الورقة". عالم الفيزياء. "علاوة على ذلك، فإن حجم الانخفاض أكبر من البيانات السابقة."

يقول هيملي إن التحليل النظري الذي أجراه هو وزملاؤه يُظهر أن البنية الإلكترونية لـ Lu-N-H "رائعة" (أرخايف: 2305.18196).

ويضيف: "مع هذه الاكتشافات المستمرة، فإن السعي وراء الموصلات الفائقة التي تعمل عند درجة حرارة الغرفة أو حتى أعلى منها، بالإضافة إلى السعي إلى تثبيت هذه المواد بالقرب من الضغط المحيط، يظل مثيرًا للغاية".

سوف يعاني العلم إذا فشلنا في الحفاظ على النزاهة الأكاديمية

ولكن كان هناك المزيد من الأخبار السيئة في انتظار دياس. في 1 سبتمبر 2023 الطبيعة نشرت ملاحظة المحرر تنبيه القراء إلى أن ورقة Dias Lu-N-H قيد التحقيق.

"إن موثوقية البيانات المقدمة في هذه المخطوطة موضع شك حاليًا" الطبيعة قال. "سيتم اتخاذ الإجراء التحريري المناسب بمجرد حل هذه المسألة."

وفقا لتقرير نشر في Wall Street Journal في أواخر سبتمبر، كتب ثمانية من المؤلفين الأحد عشر لمقالة Lu-N-H إلى توبياس رودل، أحد كبار المحررين في الطبيعةوطالب بسحب الورقة، مدعيا أن دياس "لم يتصرف بحسن نية فيما يتعلق بإعداد المخطوطة وتقديمها".

ويبدو أن رودل رد عليهم في غضون أيام قليلة قائلاً: "نحن نتفق تمامًا مع طلبكم بسحب الورقة". حتى الآن، الباحثون الوحيدون الذين التزموا بالنتائج التي توصلوا إليها هم دياس واثنين من طلاب الدكتوراه الحاليين لديه.

ديفيد سيبيرلي من جامعة إلينوي، الذي صاغ أ أخبار وآراء المادة ل الطبيعة حول نتائج Lu-N-H، يقول إنه يشعر "بخيبة الأمل" بسبب ذلك الطبيعة لم يقم بعمل أفضل في مراجعة الورقة في المقام الأول.

يقول: "لقد تم تزويدنا فقط بالمخطوطة المقبولة، وليس ملفات البيانات أو تعليقات المراجعين". "فقط بعد صدور الورقة علمنا ببعض المشاكل التي كان من الممكن العثور عليها في وقت سابق."

الانتقال

ما سيحدث فيما يتعلق بمجموعة دياس غير معروف. في أغسطس جامعة روتشستر أعلنت أنها تحقق في عمل دياس مرة أخرى، على الرغم من أن موعد اكتمال هذا التحقيق غير معروف. يقول بويري: "لسوء الحظ، أدى سلوك دياس المتهور إلى الإضرار بسمعة المجال، وقد يستغرق الأمر بضع سنوات لإصلاح الضرر".

ويدعم هذا الرأي فيزيائي المادة المكثفة جيمس هاملين من جامعة فلوريدا، الذي فحص بعض أعمال مجموعة دياس. وقال: "أعتقد أن القصة بأكملها تضر بالعلم بشكل عام، وأبحاث الموصلية الفائقة على نطاق أوسع هي بمثابة وقود للأنواع المناهضة للعلم". عالم الفيزياء. "قد يكون لذلك تأثير على تمويل أبحاث الضغط العالي، وسيكون ذلك أمرًا مؤسفًا نظرًا لأنه مجال مثمر مع العديد من التطورات الأخيرة المثيرة."

ويعتقد هاملين أيضًا أن مجلات البحث العلمي يجب أن توسع نطاق اتصالاتها لتشمل جميع مؤلفي الورقة البحثية بدلًا من المؤلف المقابل فقط عند إثارة سوء سلوك بحثي محتمل. ويضيف: "يتعرض جميع المؤلفين لضرر محتمل على سمعتهم نتيجة ادعاء سوء السلوك، لذلك يجب أن يكون جميع المؤلفين مطلعين على الاتصالات ذات الصلة من المحررين منذ البداية".

وعلى الرغم من هذه المشكلات، فإن العمل على الهيدريدات يتقدم. وفي يوليو/تموز، اكتشف جوانج تاو ليو - من جامعة جيلين بالصين - وزملاؤه موصلية فائقة تصل إلى 110 كلفن عند ضغط 80 جيجا باسكال في هيدريد ثلاثي LaBeH.₈ (فيز. القس ليت. 130 266001).

أخيرًا يصل الموصل الفائق في درجة حرارة الغرفة، وهو لغز كاشف للمادة المظلمة

على الرغم من أن درجة الحرارة هذه ليست مرتفعة إلى هذا الحد، إلا أن هذه المركبات الثلاثية مثيرة لأنها تحتوي على تنوع محتمل أوسع من الهياكل مقارنة بأبناء عمومتها الثنائية، مما قد يؤدي إلى توسيع المواد المتاحة للموصلية الفائقة في درجات الحرارة العالية. ويضيف بويري: "إن مجال [أبحاث الهيدريد] صحي ولديه القدرة على تحقيق العديد من النتائج الرائدة في المستقبل".

يوافق سيبيرلي. ويضيف: "ما زلت أشعر أن الموصلية الفائقة للهيدريد لديها فرصة جيدة لتوفير موصل فائق في الظروف المحيطة، الأمر الذي سيكون له تطبيقات تكنولوجية واسعة النطاق". "إن مساحة المركبات وطرق التصنيع المحتملة واسعة للغاية وقد يستغرق العثور عليها بعض الوقت."

أما دياس فقد رفض التعليق على هذا المقال رغم أنه قال في تصريحات إعلامية سابقة إنه متمسك بنتائجه.

في يوليو عالم الفيزياء حتى أنها عرضت نشر مقابلة مع دياس وأرسلت إليه مجموعة من الأسئلة المكتوبة عبر 30 نقطة، وهي وكالة علاقات عامة مقرها الولايات المتحدة تعمل نيابة عن دياس. وعلى الرغم من موافقته على الإجابة على الأسئلة، انسحب دياس لاحقًا من المقابلة.

عالم الفيزياء علمت منذ ذلك الحين أن 30 Point لم تعد تعمل مع Dias.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/superconductivity-damaged-as-researchers-look-to-move-on-from-retractions/