Superkonduktivitas 'rusak' karena para peneliti berupaya untuk beralih dari retraksi – Dunia Fisika

“Saya akan memperkenalkan materi baru untuk pertama kalinya.” Demikian kata fisikawan benda terkondensasi Ranga Dias ke ruang konferensi yang penuh sesak di Pertemuan American Physical Society bulan Maret di Las Vegas awal tahun ini. Bahan yang dimaksud adalah lutetium hidrida yang didoping nitrogen, atau Lu-NH, dan Dias selanjutnya menjelaskan pengukuran yang mengklaim telah melihat bukti superkonduktivitas pada suhu 294 K (20 °C yang nyaman) di bawah tekanan 1 GPa (10 kbar).

Berbasis di Universitas Rochester di AS, Dias mengaku telah mengamati banyak tanda superkonduktivitas seperti hambatan listrik yang turun hingga nol pada suhu transisi tertentu dan material yang mengeluarkan garis medan magnet. Dia dan rekan-rekannya juga mengukur panas spesifik sampel, yang menunjukkan respons karakteristik pada suhu transisi.

Temuan mereka tampaknya menandai puncak dari pencarian selama satu abad dalam fisika benda terkondensasi: pencarian bahan yang dapat melakukan superkonduktor dalam kondisi sekitar. Namun setelah pembicaraan itu, tidak ada seorang pun yang mengucapkan sepatah kata pun dan tidak ada perayaan yang meriah. Dias menyelesaikan pembicaraannya dan menyerahkan mikrofon ke pembicara berikutnya.

Salah satu penonton bertanya apakah akan ada pertanyaan. “Kami tidak punya waktu,” jawab ketua sidang Minta Akin dari Laboratorium Nasional Lawrence Livermore, jawabannya disambut dengan erangan yang terdengar dari ruangan.

Suasananya tampak sangat berbeda dari pertemuan APS Maret sebelumnya pada tahun 1987 – “Woodstock of Physics” yang terkenal di New York City yang diadakan tepat setelah superkonduktor suhu tinggi pertama ditemukan.

Saat itu fisikawan Georg Bednorz dan Alex Muller telah membuat dunia fisika benda terkondensasi bersinar setelah tahun sebelumnya menemukan bahwa bahan yang mengandung oksida tembaga, lantanum, dan barium menjadi superkonduktor pada suhu sekitar 35 K. Ini sekitar 50% lebih tinggi dari rekor sebelumnya yaitu 23 K yang telah dicapai lebih banyak. dari satu dekade sebelumnya di niobium-germanium (Nb₃Ge).

Bahan “cuprate” baru ini menimbulkan banyak perhatian karena bahan tersebut bukan logam melainkan isolator dan menawarkan kemungkinan untuk menemukan stoikiometri dan senyawa baru yang berpotensi mencapai suhu transisi yang lebih tinggi.

Superkonduktor pada suhu ruangan adalah cawan sucinya, memberikan harapan untuk berbagai aplikasi mulai dari jaringan energi ultra-efisien hingga aplikasi medis yang memerlukan magnet kuat.

Bednorz dan Müller kemudian memenangkan Hadiah Nobel Fisika tahun 1987 atas penemuan tersebut dan dalam beberapa dekade berikutnya para peneliti menciptakan senyawa berbasis cuprate baru yang mencapai suhu transisi 133 K pada tekanan sekitar dan 166 K pada tekanan sekitar 30 GPa.

Dari kuprat hingga hidrida

Sementara cuprate adalah de facto raja superkonduktor selama beberapa dekade terakhir, semuanya mulai berubah pada pertengahan tahun 2010-an. Pada tahun 2015 Mikhail Eremets dan rekannya di Institut Kimia Max Planck dan Universitas Johannes Gutenberg Mainz, keduanya di Jerman, mengamati superkonduktivitas pada 203 K dalam sampel hidrogen sulfida.

Meskipun material tersebut perlu diperas hingga 150 GPa (Alam 525 73), pada tahun 2018 sebuah kelompok yang dipimpin oleh Russel Hemley, saat itu di Universitas George Washington di AS, melaporkan superkonduktivitas pada 260 K dalam lantanum superhidrida, meskipun masih di bawah tekanan lebih dari 180 GPa, penelitian yang diterbitkan pada tahun 2019 (Phys. Pdt. Lett. 122 027001).

Pada tahun yang sama tim Eremets melaporkan superkonduktivitas pada suhu hingga 250 K  dalam lantanum hidrida pada 170 GPa (Alam 569 528).

Pekerjaan pada apa yang disebut hidrida biner – senyawa yang mengandung hidrogen dan satu unsur lain seperti hidrogen sulfida – memicu “demam emas” dalam pencarian superkonduktor suhu tinggi.

Namun yang paling menarik adalah bahwa hal tersebut diprediksi seluruhnya berdasarkan perhitungan prinsip pertama, dan teorinya hampir sepenuhnya sesuai dengan eksperimen.

Perilaku Dias yang tidak pengertian telah merusak reputasi lapangan dan mungkin memerlukan waktu beberapa tahun untuk memperbaiki kerusakan tersebut

Lilia Boeri

“Hidrida mungkin merupakan satu-satunya penemuan paling menarik dalam superkonduktivitas setelah cuprates, dan merupakan kisah sukses yang luar biasa dari interaksi antara teori dan eksperimen,” kata fisikawan teoretis Lilia Boeri dari Universitas Roma La Sapienza.

Dias dan rekannya memasuki permainan superkonduktivitas suhu tinggi pada tahun 2020. Menggunakan pengalamannya memeras hidrogen ke tekanan tinggi (lihat kotak di bawah), kelompok Dias menerbitkan makalah tentang sulfur hidrida berkarbon yang diklaim menunjukkan superkonduktivitas pada 288 K di bawah tekanan sekitar 260 GPa (Alam 586 373).

Sekitar waktu yang sama Dias ikut mendirikan perusahaan — Unearthly Materials — untuk mengkomersialkan superkonduktor suhu ruangan dan pada tahun itu karya tersebut dianugerahi penghargaan a 2020 Dunia Fisika Terobosan Tahun Ini.

Pada tahun 2021 Dias bahkan dinobatkan sebagai a TIME100 Inovator selanjutnya untuk pekerjaannya. “Mari kita perjelas: hoverboard, kereta levitasi magnetik, dan saluran listrik bebas hambatan tidak akan hadir tahun ini atau tahun depan,” kata dia. Waktu majalah. “Tetapi berkat Ranga Dias, mereka menjadi lebih dekat dari sebelumnya.”  

Namun tidak semuanya seperti yang terlihat. Pada tahun 2021, para peneliti mengkhawatirkan beberapa pemrosesan data di makalah ini, khususnya cara pengurangan latar belakang dari pengukuran resistansi untuk menunjukkan resistansi sampel turun ke nol setelah suhu transisi.

Suhu meningkat

Kemudian, pada bulan September 2022, grup Alam kertas ditarik kembali. “Kami sekarang telah menetapkan bahwa beberapa langkah pemrosesan data utama – yaitu, pengurangan latar belakang yang diterapkan pada data mentah yang digunakan untuk menghasilkan plot kerentanan magnetik – menggunakan prosedur yang tidak standar dan ditentukan pengguna,” catat pembaruan editorial yang ditulis oleh para penulis. dari kertas aslinya.

Kesembilan penulis di makalah tersebut tidak setuju dengan keputusan tersebut Alam untuk mencabutnya, meskipun Universitas Rochester memulai tiga penyelidikan internal, dua di antaranya diselesaikan pada Mei 2022, dan satu lagi setelah pencabutan tersebut. Rochester mengumumkan bahwa penyelidikan tidak menemukan bukti pelanggaran tetapi belum dirilis rincian lengkap dari pertanyaan tersebut.

Dias tidak terpengaruh dan, setelah memberikan ceramahnya pada pertemuan APS tahun ini, karya timnya tentang Lu-NH diterbitkan, masuk lagi Alam (615 244).

Pada bulan April, a daftar paten Dias sebagai penemunya dipublikasikan (walaupun diajukan pada April 2022) untuk bahan lutetium hidrida yang dapat melakukan superkonduktor pada suhu kamar. Namun, tidak ada rincian stoikiometri material yang diberikan. Tapi sama seperti tahun 2020 Alam makalah, pertanyaan diajukan seputar pengurangan latar belakang dalam studi baru.

Ada juga kekhawatiran bahwa tingkat keberhasilan pengukuran superkonduktivitas pada suhu tinggi pada sampel Lu-NH hanya sekitar 35%, padahal kita berharap bahwa semua sampel yang dibuat dengan resep tertentu akan menjadi superkonduktor untuk membantu reproduktifitas.

Saya masih merasa bahwa superkonduktivitas hidrida memiliki peluang bagus untuk menghasilkan superkonduktor pada kondisi sekitar

David Ceperley

Dan ketika peneliti lain mencoba mereproduksi temuannya, mereka gagal. Di Peng dari Institute of Solid State Physics di Hefei, Tiongkok, dan rekannya, misalnya, menemukan beberapa tanda transisi pada suhu sekitar 240 K, namun menyatakan bahwa hal tersebut tidak menunjukkan adanya superkonduktivitas (arXiv: 2307.00201).

Para ahli teori yang mencoba menjelaskan superkonduktivitas suhu tinggi juga mengalami kesulitan. Boeri dan rekannya baru-baru ini menunjukkan bahwa mereka tidak hanya tidak dapat mengidentifikasi satu senyawa pun dalam diagram fase Lu-NH yang dapat menjelaskan klaim luar biasa Dias, tetapi juga bahwa hidrida Lu-NH pada dasarnya adalah superkonduktor bersuhu rendah (Komunitas Alam. 14 5367). “Tidak ada satu pun makalah teoretis yang memberikan penjelasan yang masuk akal atas hasil Dias,” katanya.

Namun dukungan terhadap karya Dias datang dari Hemley, yang kini kuliah di Universitas Illinois Chicago. Setelah diberikan materi yang disiapkan oleh tim Dias, Hemley dan rekannya mengukur hambatan listrik sampel di bawah berbagai tekanan, menemukan bukti superkonduktivitas setinggi 276 K pada 15 kbar (arXiv: 2306.06301).

“Pengukuran kami sangat sesuai dengan apa yang dilaporkan di Alam kertas,” kata Hemley Dunia Fisika. “Selain itu, besarnya penurunan ini bahkan lebih besar dibandingkan data sebelumnya.”

Hemley mengatakan bahwa analisis teoritis yang dia dan rekan-rekannya lakukan menunjukkan bahwa struktur elektronik Lu-NH “luar biasa” (arXiv: 2305.18196).

“Dengan penemuan yang berkelanjutan ini, pencarian superkonduktor yang berfungsi pada atau bahkan di atas suhu ruangan, serta upaya untuk menstabilkan bahan-bahan ini di dekat tekanan sekitar, masih sangat menarik,” tambahnya.

Sains akan menderita jika kita gagal menjaga integritas akademik

Namun ada kabar buruk lebih lanjut yang menanti Dias. Pada tanggal 1 September 2023 Alam diterbitkan catatan editor memperingatkan pembaca bahwa makalah Lu-NH Dias sedang diselidiki.

“Keandalan data yang disajikan dalam naskah ini saat ini dipertanyakan,” Alam dikatakan. “Tindakan editorial yang tepat akan diambil setelah masalah ini diselesaikan.”

Menurut sebuah laporan di Wall Street Journal pada akhir September, delapan dari 11 penulis makalah Lu-NH telah menulis surat kepada Tobias Rödel, editor senior di Alam, meminta agar makalah tersebut ditarik kembali, dengan menyatakan bahwa Dias “tidak bertindak dengan itikad baik sehubungan dengan persiapan dan penyerahan naskah”.

Rupanya, Rödel membalas mereka dalam beberapa hari dengan menyatakan: “Kami sepenuhnya setuju dengan permintaan Anda agar makalah tersebut ditarik kembali.” Sejauh ini, satu-satunya peneliti yang tetap berpegang pada temuan mereka adalah Dias dan dua mahasiswa PhD-nya saat ini.

David Ceperley dari University of Illinois, yang menulis a Artikel Berita & Tampilan untuk Alam tentang hasil Lu-NH, mengatakan dia “kecewa” akan hal itu Alam tidak melakukan pekerjaan yang lebih baik dalam meninjau makalah tersebut.

“Kami hanya diberikan naskah yang diterima dan bukan file data atau komentar wasit,” katanya. “Baru setelah makalah ini terbit, kami mengetahui beberapa masalah yang bisa ditemukan sebelumnya.”

Pindah

Apa yang akan terjadi mengenai kelompok Dias tidak diketahui. Pada bulan Agustus Universitas Rochester mengumumkan sedang menyelidiki pekerjaan Dias lagi, meskipun kapan penyelidikan itu akan selesai tidak diketahui. “Sayangnya, perilaku Dias yang tidak pengertian telah merusak reputasi lapangan dan mungkin memerlukan waktu beberapa tahun untuk memperbaiki kerusakan tersebut,” kata Boeri.

Pandangan ini didukung oleh fisikawan benda terkondensasi James Hamlin dari University of Florida, yang meneliti beberapa karya kelompok Dias. “Saya pikir keseluruhan kisah ini merusak ilmu pengetahuan secara umum, dan penelitian superkonduktivitas, dan secara lebih luas, hal ini menjadi bahan bakar bagi jenis-jenis anti-sains,” katanya. Dunia Fisika. “Hal ini dapat berdampak pada pendanaan penelitian yang bertekanan tinggi dan hal ini akan sangat disayangkan mengingat wilayah ini merupakan bidang yang sangat bermanfaat dengan begitu banyak perkembangan menarik baru-baru ini.”

Hamlin juga berpendapat bahwa jurnal penelitian ilmiah harus memperluas komunikasinya dengan menyertakan semua penulis makalah, bukan hanya penulis terkait ketika potensi kesalahan penelitian muncul. “Semua penulis berpotensi terkena dampak buruk reputasi akibat tuduhan pelanggaran, jadi semua penulis harus mengetahui komunikasi yang relevan dari editor sejak awal,” tambahnya.

Meskipun ada masalah-masalah ini, penelitian mengenai hidrida terus mengalami kemajuan. Pada bulan Juli Guangtao Liu dari Universitas Jilin, Cina, dan rekannya menemukan superkonduktivitas hingga 110 K pada tekanan 80 GPa di hidrida terner LaBeH₈ (Phys Pdt. Lett. 130 266001).

Superkonduktor suhu ruangan akhirnya tiba, sebuah misteri pendeteksi materi gelap

Meskipun suhunya tidak terlalu tinggi, senyawa terner ini menarik karena mereka memiliki potensi variasi struktur yang lebih luas dibandingkan senyawa binernya, sehingga dapat memperluas ketersediaan material untuk superkonduktivitas suhu tinggi. “Bidang [penelitian hidrida] merupakan bidang yang sehat dan berpotensi memberikan lebih banyak hasil terobosan di masa depan,” tambah Boeri.

Ceperley setuju. “Saya masih merasa bahwa superkonduktivitas hidrida memiliki peluang bagus untuk menghasilkan superkonduktor pada kondisi sekitar, yang akan memiliki aplikasi teknologi yang luas,” catatnya. “Ruang kemungkinan senyawa dan metode pembuatannya sangat luas sehingga mungkin memerlukan waktu untuk menemukannya.”

Adapun Dias menolak berkomentar untuk artikel tersebut meski dalam komentar media sebelumnya dia menyatakan tetap berpegang pada hasilnya.

Di Juli Dunia Fisika bahkan menawarkan untuk mempublikasikan wawancara dengan Dias dan mengirimkan serangkaian pertanyaan tertulis kepadanya melalui Titik 30, sebuah agensi PR yang berbasis di AS yang bertindak atas nama Dias. Meski telah setuju untuk menjawab pertanyaan tersebut, Dias kemudian menarik diri dari wawancara.

Dunia Fisika sejak itu mengetahui bahwa 30 Point tidak lagi berfungsi dengan Dias.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/superconductivity-damaged-as-researchers-look-to-move-on-from-retractions/