Ülijuhtivus on "kahjustatud", kuna teadlased soovivad tagasitõmbumist edasi liikuda – Füüsikamaailm

"Esmakordselt tutvustan uut materjali." Nii ütles kondenseeritud aine füüsik Ranga Dias tulvil konverentsiruumi Ameerika Füüsika Seltsi märtsikuine koosolek Las Vegases selle aasta alguses. Kõnealune materjal oli lämmastikuga legeeritud luteetiumhüdriid ehk Lu-NH ja Dias kirjeldas mõõtmisi, väites, et on näinud ülijuhtivust märkimisväärsel temperatuuril 294 K (mahutav temperatuur 20 °C) rõhul 1 GPa (10) kbar).

USA-s Rochesteri ülikoolis asuv Dias väitis, et on täheldanud paljusid ülijuhtivuse tunnuseid, nagu elektritakistuse langemine nullini teatud üleminekutemperatuuril ja materjal, mis väljutab magnetvälja jooni. Tema ja ta kolleegid mõõtsid ka proovi erisoojust, mis näitas üleminekutemperatuuril iseloomulikku reaktsiooni.

Nende leid paistis tähistavat sajandipikkuse kondenseeritud aine füüsika otsingute kulminatsiooni: ümbritseva keskkonna tingimustes ülijuhtivate materjalide otsimist. Kuid pärast kõnet ei rääkinud keegi sõnagi ja metsikut tähistamist ei toimunud. Dias lõpetas lihtsalt kõne ja andis mikrofoni järgmisele kõnelejale.

Publik küsis, kas on küsimusi. "Meil pole aega," vastas istungi juhataja Minta Akin Lawrence Livermore'i riiklikust laborist, tema vastus tervitas ruumist kuuldava oigamisega.

Atmosfäär tundus väga erinev eelmisest APS-i märtsikohtumisest 1987. aastal – New Yorgi kuulsas "Füüsika Woodstockis", mis toimus vahetult pärast esimeste kõrge temperatuuriga ülijuhtide avastamist.

Tollased füüsikud Georg Bednorz ja Alex Müller oli kondenseerunud ainete füüsika maailma põlema pannud pärast seda, kui avastas aasta varem, et vaskoksiidi, lantaani ja baariumi sisaldav materjal muutus ülijuhtivaks umbes 35 K juures. See oli umbes 50% kõrgem kui eelmine rekord 23 K, mis oli saavutatud rohkem kui kümme aastat varem nioobium-germaaniumis (Nb₃Ge).

Uued "kuprate" materjalid tekitasid sellist kõmu, kuna need ei olnud metallid, vaid isolaatorid ning pakkusid võimalust leida uusi stöhhiomeetriaid ja ühendeid, mis võiksid saavutada veelgi kõrgema üleminekutemperatuuri.

Toatemperatuuril töötav ülijuht oli püha graal, mis andis lootust paljudele rakendustele alates ülitõhusatest energiavõrkudest kuni meditsiiniliste rakendusteni, mis nõuavad võimsaid magneteid.

Bednorz ja Müller võitsid avastuse eest hiljem 1987. aasta Nobeli füüsikaauhinna ning järgnevatel aastakümnetel lõid teadlased uusi kupraadipõhiseid ühendeid, mis saavutasid üleminekutemperatuuri 133 K ümbritseval rõhul ja 166 K umbes 30 GPa rõhul.

Kupraatidest hüdriidideni

Sel ajal kui kuprad olid olnud tegelikult ülijuhtivad kuningad viimase paarikümne aasta jooksul, mis kõik hakkas muutuma 2010. aastate keskel. 2015. aastal Mihhail Eremets ja kolleegid Max Plancki keemiainstituudist ja Mainzi Johannes Gutenbergi ülikoolist, mõlemad Saksamaal, täheldasid ülijuhtivust 203 K juures vesiniksulfiidi proovis.

Kuigi materjal tuli pigistada 150 GPa-ni (loodus 525 73), 2018. aastal grupp, mille juhiks Russell Hemley, toona USA-s George Washingtoni ülikoolis, teatas ülijuhtivus 260 K juures lantaansuperhüdriidis, ehkki endiselt rõhu all üle 180 GPa, töö, mis avaldati 2019.Phys. Rev. Lett. 122 027001).

Samal aastal teatas Eremetsi meeskond ülijuhtivuse kohta temperatuuril kuni 250 K  lantaanhüdriidis 170 GPa juures (loodus 569 528).

Töö nende niinimetatud binaarsete hüdriidide – ühendite, mis sisaldavad vesinikku ja üht muud elementi, näiteks vesiniksulfiidi – kallal kutsus esile “kullapalaviku” kõrge temperatuuriga ülijuhtide otsimisel.

Kuid kõige põnevam oli see, et neid ennustati täielikult esimese põhimõtete arvutuste põhjal, kusjuures teooria sobis peaaegu ideaalselt katsega.

Diase mõtlematu käitumine on kahjustanud valdkonna mainet ja kahju parandamiseks võib kuluda paar aastat

Lilia Boeri

"Hübriidid on olnud ilmselt kõige põnevam avastus ülijuhtivuse vallas pärast kupraate ning hämmastav edulugu teooria ja katse koosmõjust," ütleb teoreetiline füüsik. Lilia Boeri Rooma La Sapienza ülikoolist.

Dias ja tema kolleegid osalesid kõrgel temperatuuril ülijuhtivuse mängus 2020. aastal. Kasutades oma kogemusi vesiniku kõrge rõhuni pigistamisel (vt allpool olevat kasti), Diase rühm avaldas artikli süsiniku väävelhüdriidi kohta mis väitis omavat ülijuhtivust 288 K juures rõhul umbes 260 GPa (loodus 586 373).

Umbes samal ajal asutas Dias ettevõtte Unearthly Materials, et turustada toatemperatuuril ülijuhte, ja sel aastal sai see töö auhinna 2020 Füüsika maailm Aasta läbimurre.

Aastal 2021 nimetati Dias isegi a AEG100 Järgmine uuendaja tema töö eest. "Olgem selged: hõljuklaudu, magnetlevitatsioonironge ja takistuseta elektriliine sel ega järgmisel aastal ei tule," märkis aeg ajakiri. "Kuid tänu Ranga Diasele on nad lähemal kui kunagi varem."  

Kuid kõik ei olnud nii, nagu näis. 2021. aastal tõstatasid teadlased muret osa artiklis kasutatud andmetöötlusest, eriti viisist, kuidas takistuse mõõtmistest lahutati taust, et näidata, et proov langeb pärast üleminekutemperatuuri takistuse nullini.

Temperatuur tõuseb

Seejärel, septembris 2022, rühma oma loodus paber tõmmati tagasi. "Oleme nüüd kindlaks teinud, et mõned peamised andmetöötlusetapid – nimelt magnetilise vastuvõtlikkuse graafikute genereerimiseks kasutatud algandmete tausta lahutamised – kasutasid mittestandardset, kasutaja määratletud protseduuri," märgiti autorite koostatud toimetuses. originaalpaberist.

Kõik üheksa paberil olnud autorit ei nõustunud otsusega loodus tagasi võtta, kuigi Rochesteri ülikool alustas kolme sisepäringut, millest kaks viidi lõpule 2022. aasta mais ja teine ​​pärast tagasivõtmist. Rochester teatas, et uurimine ei leidnud tõendeid üleastumise kohta, kuid ei ole avaldanud päringute täielikud üksikasjad.

Dias ei olnud heidutatud ja pärast selle aasta APSi koosolekul oma kõnet avaldati tema meeskonna töö Lu-NH kohta, uuesti sisse loodus (615 244).

Aprillis a avaldati patent, mille leiutajaks on Dias (kuigi esitati 2022. aasta aprillis) luteetiumhüdriidmaterjali kohta, mis võib toatemperatuuril ülijuhtida. Materjali täpse stöhhiomeetria kohta üksikasju siiski ei antud. Kuid täpselt nagu 2020 loodus paberil tõstatati uues uuringus tausta lahutamise kohta küsimusi.

Samuti oli muret selle pärast, et Lu-NH proovide ülijuhtivuse kõrgetel temperatuuridel mõõtmise edukus oli vaid umbes 35%, kui võiks loota, et kõik teatud retsepti järgi valmistatud proovid on reprodutseeritavuse hõlbustamiseks ülijuhtivad.

Arvan endiselt, et hüdriidi ülijuhtivusel on hea võimalus lõpuks ümbritseva keskkonna tingimustes ülijuhti pakkuda

David Ceperley

Ja kui teised teadlased püüdsid leide reprodutseerida, ebaõnnestusid nad. Di Peng Hiinas Hefeis asuvast Tahkisfüüsika Instituudist ja tema kolleegid avastasid näiteks mõningaid üleminekumärke umbes 240 K juures, kuid viitavad sellele, et need ei viita ülijuhtivusele (arXiv: 2307.00201).

Teoreetikud, kes püüdsid seletada kõrgtemperatuurilist ülijuhtivust, leidsid end samuti raskustes. Boeri ja tema kolleegid näitasid hiljuti, et nad mitte ainult ei suutnud tuvastada Lu-NH faasidiagrammis ühte ühendit, mis võiks selgitada Diasi erakordseid väiteid, vaid ka seda, et Lu-NH hüdriidid on oma olemuselt madala temperatuuriga ülijuhid (Looduskogu. 14 5367). "Ei ole ühtegi teoreetilist paberit, mis leiaks Diasi tulemustele usutava seletuse, " ütleb ta.

Diase tööd toetas aga Hemley, kes töötab praegu Chicago Illinoisi ülikoolis. Olles saanud Diase meeskonna poolt koostatud materjali, mõõtsid Hemley ja kolleegid proovide elektritakistust erinevatel rõhkudel, leides tõendeid ülijuhtivuse kohta kuni 276 K 15 kbar juures (arXiv: 2306.06301).

"Meie mõõtmised on suurepäraselt kooskõlas sellega, mis on teatatud loodus paber,” rääkis Hemley Füüsika maailm. "Pealegi on languse ulatus veelgi suurem kui varasematel andmetel."

Hemley ütleb, et tema ja kolleegide teoreetiline analüüs näitab, et Lu-NH elektrooniline struktuur on "tähelepanuväärne" (arXiv: 2305.18196).

"Nende jätkuvate avastustega on ülipõnevad toatemperatuuril või isegi kõrgemal töötavate ülijuhtide otsimine koos nende materjalide stabiliseerimisega ümbritseva rõhu lähedal," lisab ta.

Teadus kannatab, kui me ei suuda säilitada akadeemilist terviklikkust

Kuid Diase jaoks oli veel halbu uudiseid. 1. septembril 2023 loodus avaldatud toimetaja märkus hoiatades lugejaid, et Diasi Lu-NH paberit uuritakse.

"Selles käsikirjas esitatud andmete usaldusväärsus on praegu küsitav," loodus ütles. "Kui see küsimus on lahendatud, võetakse asjakohased toimetusmeetmed."

Vastavalt aruandele Wall Street Journal septembri lõpus olid Lu-NH paberi 11 autorist kaheksa kirjutanud Tobias Rödelile, kella vanemtoimetajale. loodus, nõudes paberi tagasivõtmist, väites, et Dias „ei ole käsikirja ettevalmistamisel ja esitamisel käitunud heauskselt”.

Ilmselt vastas Rödel neile mõne päeva jooksul, öeldes: "Oleme täiesti nõus teie taotlusega paber tagasi võtta." Seni on ainsad teadlased, kes on oma leidudele kindlaks jäänud, Dias ja kaks tema praegust doktoranti.

David Ceperley Illinoisi ülikoolist, kes kirjutas a Uudised ja vaated artikkel loodus Lu-NH tulemuste kohta ütleb, et on selles pettunud loodus ei teinud paberi ülevaatamisel paremat tööd.

"Meile anti ainult aktsepteeritud käsikiri, mitte andmefailid ega kohtunike kommentaarid," ütleb ta. "Alles pärast paberi ilmumist saime teada probleemidest, mida oleks võinud varem avastada."

Liikudes edasi

Mis saab Diase rühmast, pole teada. augustil Rochesteri ülikoolis teatas, et uurib uuesti Diase tööd, kuigi pole teada, millal see uurimine lõpule jõuab. "Kahjuks on Diase mõtlematu käitumine kahjustanud valdkonna mainet ja kahjude parandamiseks võib kuluda paar aastat," ütleb Boeri.

Seda seisukohta toetab kondenseeritud aine füüsik James Hamlin Florida ülikoolist, kes uuris mõnda Diasi rühma tööd. "Ma arvan, et kogu saaga kahjustab teadust üldiselt ja ülijuhtivusuuringud veelgi enam ja laiemalt on see kütus teadusevastastele tüüpidele," ütles ta. Füüsika maailm. "See võib mõjutada kõrgsurveuuringute rahastamist ja see oleks kahetsusväärne, arvestades, et see on olnud nii viljakas valdkond nii paljude põnevate hiljutiste arengutega."

Hamlin arvab ka, et teadusajakirjad peaksid laiendama oma suhtlust nii, et see hõlmaks kõiki artikli autoreid, mitte ainult vastavat autorit, kui tõstatatakse võimalikud teaduslikud väärkäitumised. "Kõigi autorite maine võib väärkäitumise süüdistuse tõttu kahjustada, nii et kõik autorid peaksid olema algusest peale kursis toimetajate asjakohase teabega," lisab ta.

Nendest probleemidest hoolimata edeneb töö hüdriidide kallal. Juulis leidsid Guangtao Liu Hiina Jilini ülikoolist ja tema kolleegid kolmekomponentses hüdriidis LaBeH ülijuhtivuse kuni 110 K rõhul 80 GPa.₈ (Phys. Rev. Lett. 130 266001).

Lõpuks saabub toatemperatuuril ülijuht, tumeaine detektori mõistatus

Kuigi see temperatuur ei ole nii kõrge, on need kolmekomponentsed ühendid põnevad, kuna neil on suurem potentsiaalne struktuuride valik kui nende kahekomponentsetel sugulastel, mis võivad laiendada kõrgel temperatuuril ülijuhtivuse jaoks saadaolevaid materjale. "[Hüdriidiuuringute] valdkond on tervislik ja sellel on potentsiaal anda tulevikus palju murrangulisi tulemusi," lisab Boeri.

Ceperley nõustub. "Ma tunnen endiselt, et hüdriidi ülijuhtivusel on hea võimalus lõpuks ümbritseva keskkonna tingimustes ülijuhti luua, millel oleks laialdased tehnoloogilised rakendused, " märgib ta. "Võimalike ühendite ja valmistamismeetodite ruum on nii suur, et nende leidmine võib võtta aega."

Mis puutub Diasse, siis ta keeldus seda artiklit kommenteerimast, kuigi varasemates meediakommentaarides ütles ta, et jääb oma tulemuste juurde.

Juulis Füüsika maailm pakkus isegi Diasega intervjuu avaldamist ja saatis talle kaudu kirjalikke küsimusi 30 punkt, USA-s asuv PR-agentuur, mis tegutseb Diase nimel. Vaatamata sellele, et Dias oli nõus küsimustele vastama, loobus Dias hiljem intervjuust.

Füüsika maailm on sellest ajast teada saanud, et 30 Point ei tööta enam Diasiga.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/superconductivity-damaged-as-researchers-look-to-move-on-from-retractions/