A szupravezetés „sérült”, amikor a kutatók tovább akarnak lépni a visszahúzódásból – Physics World

"Első alkalommal fogok új anyagot bemutatni." Így mondta a sűrítettanyag-fizikus Ranga Dias a zsúfolásig megtelt konferenciaterembe Az Amerikai Fizikai Társaság márciusi ülése Las Vegasban az év elején. A szóban forgó anyag nitrogénnel adalékolt lutécium-hidrid vagy Lu-NH volt, és Dias a továbbiakban méréseket írt le, és azt állította, hogy bizonyítékot talált a szupravezetésre figyelemreméltó 294 K-en (egy kellemes 20 °C-on) 1 GPa (10) nyomáson. kbar).

Az egyesült államokbeli Rochesteri Egyetemen dolgozó Dias azt állította, hogy a szupravezetés számos jelét megfigyelte, mint például az elektromos ellenállás nullára csökkenését egy adott átmeneti hőmérsékleten, és az anyag kiszorítja a mágneses erővonalakat. Munkatársaival megmérték a minta fajhőjét is, amely az átmeneti hőmérsékleten jellegzetes választ mutatott.

Úgy tűnt, hogy felfedezésük a kondenzált anyag fizikája évszázados kutatásának csúcspontját jelentette: olyan anyagok keresését, amelyek környezeti körülmények között szupravezetők. A beszédet követően azonban senki nem szólt egy szót sem, és nem volt vad ünneplés. Dias egyszerűen befejezte a beszédet, és átadta a mikrofont a következő beszélőnek.

A hallgatóság egyik tagja megkérdezte, hogy lenne-e kérdés. „Nincs időnk” – válaszolta Minta Akin, a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium elnöke, és válaszát hallható nyögéssel fogadta a teremből.

A légkör nagyon különbözött egy korábbi, 1987-es APS márciusi találkozótól – a híres New York-i „Woodstock of physics”-ben, amely közvetlenül az első magas hőmérsékletű szupravezetők felfedezése után zajlott.

Akkoriban a fizikusok Georg Bednorz és Alex Müller lángra lobbantotta a kondenzált anyag fizika világát, miután egy évvel korábban felfedezték, hogy egy réz-oxidot, lantánt és báriumot tartalmazó anyag 35 K körüli hőmérsékleten szupravezetővé vált. Ez mintegy 50%-kal magasabb, mint a korábbi 23 K-es rekord. mint egy évtizeddel korábban a nióbium-germániumban (Nb₃Ge).

Az új „cuprate” anyagok azért keltettek ekkora hangot, mert nem fémek voltak, hanem szigetelők, és lehetőséget kínáltak új sztöchiometriák és vegyületek megtalálására, amelyek potenciálisan még magasabb átmeneti hőmérsékletet is elérhetnek.

A szobahőmérsékletű szupravezető volt a Szent Grál, amely az alkalmazások széles skálájának reményét hordozta magában, az ultrahatékony energiahálózatoktól az erős mágneseket igénylő orvosi alkalmazásokig.

Bednorz és Müller később 1987-ben elnyerte a fizikai Nobel-díjat a felfedezésért, és az ezt követő évtizedekben a kutatók új, kuprát alapú vegyületeket hoztak létre, amelyek környezeti nyomáson 133 K és 166 GPa körüli nyomáson 30 K átmeneti hőmérsékletet értek el.

A kuprátoktól a hidridekig

Míg a cuprates volt a de facto szupravezető királyok az elmúlt néhány évtizedben, ami a 2010-es évek közepén kezdett megváltozni. 2015-ben Mihail Eremets és kollégái a Max Planck Kémiai Intézetben és a Mainzi Johannes Gutenberg Egyetemen (mindketten Németországban) szupravezetést figyeltek meg 203 K hőmérsékleten egy hidrogén-szulfid mintában.

Bár az anyagot 150 GPa-ra kellett szorítani (Természet 525 73), 2018-ban egy csoport vezetésével Russell Hemley, majd az amerikai George Washington Egyetemen, szupravezetésről számolt be 260 K-on lantán-szuperhidridben, bár még mindig 180 GPa feletti nyomás alatt, a munka 2019-ben jelent meg (Phys. Rev. Lett. 122 027001).

Ugyanebben az évben Eremets csapata szupravezetésről számolt be 250 K-ig terjedő hőmérsékleten  lantán-hidridben 170 GPa nyomáson (Természet 569 528).

Ezekkel az úgynevezett bináris hidridekkel – hidrogént és egy másik elemet, például hidrogén-szulfidot tartalmazó vegyületekkel – végzett munka „aranylázat” váltott ki a magas hőmérsékletű szupravezetők keresésében.

De ami a legizgalmasabb, az az, hogy teljes egészében az első elvű számításokból jósolták meg őket, és az elmélet szinte tökéletesen megegyezett a kísérlettel.

Dias meggondolatlan viselkedése ártott a mezőny hírnevének, és néhány évbe telhet a károk helyreállítása

Lilia Boeri

"A hidridek a kuprátok után valószínűleg a legizgalmasabb felfedezések a szupravezetésben, és az elmélet és a kísérlet közötti kölcsönhatás elképesztő sikertörténete" - mondja az elméleti fizikus. Lilia Boeri a Római La Sapienza Egyetemről.

Dias és munkatársai 2020-ban beszálltak a magas hőmérsékletű szupravezetési játékba. Dias csoportja a hidrogén magas nyomásra szorításában szerzett tapasztalatait felhasználva (lásd lentebb) publikált egy tanulmányt a széntartalmú kén-hidridről amely azt állította, hogy szupravezető képességet mutat 288 K hőmérsékleten, körülbelül 260 GPa nyomáson (Természet 586 373).

Körülbelül ugyanebben az időben Dias társalapítója volt az Unearthly Materials nevű cégnek, amely szobahőmérsékletű szupravezetőket forgalmaz, és abban az évben a munka díjjal jutalmazta. 2020 Fizika Világa Az év áttörése.

2021-ben Diast még a TIME100 Következő újító munkájáért. „Tisztázzuk: légpárnák, mágneses levitációs vonatok és ellenállásmentes távvezetékek idén és jövőre sem jönnek” Time magazin. "De Ranga Diasnak köszönhetően közelebb vannak egymáshoz, mint valaha."  

De nem minden volt az, aminek látszott. 2021-ben a kutatók aggodalmukat fejezték ki a dolgozatban szereplő adatfeldolgozás némelyikével kapcsolatban, különösen azzal kapcsolatban, ahogyan az ellenállásmérésekből levonták a hátteret, hogy megmutassák, a minta ellenállása nulla az átmeneti hőmérséklet után.

A hőmérséklet emelkedik

Aztán 2022 szeptemberében a csoporté Természet papírt visszahúzták. „Most megállapítottuk, hogy néhány kulcsfontosságú adatfeldolgozási lépés – nevezetesen a mágneses szuszceptibilitási diagramok generálásához használt nyers adatokra alkalmazott háttérkivonások – nem szabványos, felhasználó által meghatározott eljárást alkalmaztak” – áll a szerzők által írt szerkesztői frissítésben. az eredeti papírról.

A lapon szereplő mind a kilenc szerző nem értett egyet a döntéssel Természet visszavonni, bár a Rochesteri Egyetem három belső vizsgálatot indított, amelyek közül kettő 2022 májusában fejeződött be, egy másik pedig a visszavonás után. Rochester bejelentette, hogy a vizsgálatok nem találtak bizonyítékot kötelességszegésre, de nem hozták nyilvánosságra a megkeresések teljes részleteit.

Dias nem tántorodott el, és miután az APS idei ülésén tartott előadást, csapatának a Lu-NH-val kapcsolatos munkája megjelent, ismét be Természet (615 244).

Áprilisban a közzétették a Diast feltalálóként feltüntető szabadalmat (bár 2022 áprilisában benyújtották) egy lutécium-hidrid anyagra, amely szobahőmérsékleten szupravezető tud lenni. Az anyag pontos sztöchiometriájáról azonban nem adtak részleteket. De ugyanúgy, mint 2020-ban Természet cikkben kérdések merültek fel a háttérkivonás körül az új tanulmányban.

Aggályok merültek fel azzal kapcsolatban is, hogy a Lu-NH mintákban a szupravezetés magas hőmérsékleten történő mérésének sikerességi aránya csak körülbelül 35%, amikor azt remélhetnénk, hogy egy bizonyos receptúra ​​szerint készült összes minta szupravezető lesz a reprodukálhatóság elősegítése érdekében.

Még mindig úgy érzem, hogy a hidrid szupravezetésnek jó esélye van arra, hogy végül szupravezetőt biztosítson környezeti feltételek mellett

David Ceperley

És amikor más kutatók megpróbálták reprodukálni a leleteket, kudarcot vallottak. Di Peng, a kínai hefei Szilárdtestfizikai Intézet munkatársa és munkatársai például 240 K körüli átmenet jeleit találták, de azt sugallják, hogy ezek nem utalnak szupravezetésre.arXiv: 2307.00201).

Azok a teoretikusok is, akik megpróbálták megmagyarázni a magas hőmérsékletű szupravezetést, szintén küszködtek. Boeri és munkatársai a közelmúltban kimutatták, hogy nemcsak egyetlen vegyületet sem tudtak azonosítani az Lu-NH fázisdiagramban, amely megmagyarázhatná Dias rendkívüli állításait, hanem azt is, hogy az Lu-NH-hidridek eleve alacsony hőmérsékletű szupravezetők.Nature Commun. 14 5367). „Nincs egyetlen elméleti dokumentum, amely elfogadható magyarázatot találna Dias eredményeire” – mondja.

Dias munkáját azonban Hemley támogatta, aki jelenleg az Illinois Chicagói Egyetemen dolgozik. Miután Dias csapata által készített anyagot kaptak, Hemley és munkatársai megmérték a minták elektromos ellenállását különböző nyomásokon, és bizonyítékot találtak a szupravezetésre 276 K-ig 15 kbar mellett.arXiv: 2306.06301).

„Méréseink kiválóan egyeznek a közleményben közöltekkel Természet papír – mondta Hemley Fizika Világa. "Sőt, a csökkenés mértéke még nagyobb, mint a korábbi adatoké."

Hemley szerint az általa és kollégáival végzett elméleti elemzések azt mutatják, hogy az Lu-NH elektronszerkezete „figyelemre méltó” (arXiv: 2305.18196).

„Ezekkel a folyamatos felfedezésekkel továbbra is nagyon izgalmas marad a szobahőmérsékleten vagy akár magasabb hőmérsékleten működő szupravezetők keresése, valamint az anyagok környezeti nyomás közelében történő stabilizálására irányuló törekvés” – teszi hozzá.

A tudomány szenvedni fog, ha nem tudjuk megőrizni a tudományos integritást

De további rossz hírek is vártak Dias számára. 1. szeptember 2023-jén Természet közzétett szerkesztő megjegyzése figyelmeztetve az olvasókat, hogy Dias Lu-NH lapja után nyomozás folyik.

"Az ebben a kéziratban bemutatott adatok megbízhatósága jelenleg kérdéses" Természet mondott. "Amint az ügy megoldódott, megtesszük a megfelelő szerkesztői lépéseket."

Egy jelentés szerint a Wall Street Journal szeptember végén a Lu-NH újság 11 szerzője közül nyolc írt Tobias Rödelnek, a honlap vezető szerkesztőjének. Természet, kérve a lap visszavonását, arra hivatkozva, hogy Dias „nem járt el jóhiszeműen a kézirat elkészítése és benyújtása tekintetében”.

Úgy tűnik, Rödel néhány napon belül válaszolt nekik, és megjegyezte: „Teljesen egyetértünk azzal a kéréssel, hogy vonják vissza a papírt.” Eddig az egyetlen kutató, aki ragaszkodott megállapításaihoz, Dias és két jelenlegi PhD-hallgatója.

David Ceperley az Illinoisi Egyetemről, aki a Hírek és nézetek cikk a következőhöz Természet a Lu-NH eredményekről azt mondja, hogy „csalódott”. Természet eleve nem végzett jobb munkát a papír áttekintésével.

„Csak az elfogadott kéziratot kaptuk meg, az adatfájlokat vagy a bírói megjegyzéseket nem” – mondja. „Csak az újság megjelenése után értesültünk néhány olyan problémáról, amelyet korábban is lehetett találni.”

Továbblépni

Hogy mi fog történni Dias csoportjával, nem tudni. Augusztusban a Rochesteri Egyetemen bejelentette, hogy ismét vizsgálja Dias munkáját, bár nem ismert, hogy a vizsgálat mikor fejeződik be. „Sajnos Dias meggondolatlan viselkedése ártott a mezőny hírnevének, és néhány évbe telhet a károk helyreállítása” – mondja Boeri.

Ezt a nézetet a sűrített anyag fizikusa támogatja James Hamlin a Floridai Egyetemről, akik megvizsgálták Dias csoportjának néhány munkáját. "Úgy gondolom, hogy az egész saga káros a tudományra általában, és a szupravezetés kutatása még inkább, és tágabb értelemben a tudományellenes típusok üzemanyaga" - mondta. Fizika Világa. "Ez hatással lehet a nagy nyomású kutatás finanszírozására, és ez sajnálatos lenne, tekintve, hogy ez egy olyan gyümölcsöző terület, ahol annyi izgalmas fejlesztés történt a közelmúltban."

Hamlin azt is gondolja, hogy a tudományos kutatófolyóiratoknak ki kell terjeszteniük kommunikációjukat a tanulmány összes szerzőjére, nem csak a megfelelő szerzőre, ha potenciális kutatási visszaélés felmerül. „Minden szerző potenciális hírneve sérülhet a helytelen magatartással kapcsolatos vádak miatt, ezért minden szerzőnek a kezdetektől fogva ismernie kell a szerkesztők vonatkozó közleményeit” – teszi hozzá.

E problémák ellenére a hidridekkel kapcsolatos munka halad. Júliusban Guangtao Liu, a kínai Jilin Egyetem munkatársa és munkatársai 110 K-ig terjedő szupravezetést találtak 80 GPa nyomáson a LaBeH háromkomponensű hidridben.₈ (Phys. Rev. Lett. 130 266001).

Végre megérkezik a szobahőmérsékletű szupravezető, a sötétanyag-detektor rejtélye

Bár ez a hőmérséklet nem olyan magas, ezek a háromkomponensű vegyületek izgalmasak, mivel bináris rokonaiknál ​​szélesebb potenciállal rendelkeznek, ami kiterjesztheti a magas hőmérsékletű szupravezetéshez rendelkezésre álló anyagokat. „A [a hidridkutatás] területe egészséges, és még sok úttörő eredményt hozhat a jövőben” – teszi hozzá Boeri.

Ceperley egyetért. „Még mindig úgy érzem, hogy a hidrid szupravezetésnek jó esélye van arra, hogy végül szupravezetőt biztosítson környezeti feltételek mellett, aminek hatalmas technológiai alkalmazásai lennének” – jegyzi meg. "A lehetséges vegyületek és gyártási módszerek tere olyan hatalmas, hogy eltarthat egy ideig, amíg megtalálják őket."

Ami Diast illeti, nem volt hajlandó kommentálni ezt a cikket, bár korábbi médiakommentárjaiban azt mondta, kitart az eredményei mellett.

Júliusban Fizika Világa még azt is felajánlotta, hogy interjút tesz közzé Diasszal, és írásbeli kérdéseket küldött neki ezen keresztül 30 pont, egy amerikai székhelyű PR-ügynökség, amely Dias nevében jár el. Annak ellenére, hogy Dias beleegyezett, hogy válaszoljon a kérdésekre, később kilépett az interjúból.

Fizika Világa azóta megtudta, hogy a 30 Point már nem működik Dias-szal.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/superconductivity-damaged-as-researchers-look-to-move-on-from-retractions/