연구자들이 철회에서 벗어나려고 함에 따라 초전도성은 '손상'되었습니다 – Physics World

“처음으로 새로운 소재를 소개하겠습니다.” 응집물질 물리학자는 이렇게 말했습니다. 랑가 디아스 꽉 찬 회의실로 미국물리학회 XNUMX월 회의 올해 초 라스베거스에서. 문제의 물질은 질소가 첨가된 루테튬 수소화물(Lu-NH)이었고 Dias는 계속해서 294 GPa(20 kbar).

미국 로체스터 대학에 기반을 둔 Dias는 특정 전이 온도에서 전기 저항이 XNUMX으로 떨어지고 자기장 선을 방출하는 물질과 같은 초전도의 많은 특징을 관찰했다고 주장했습니다. 그와 그의 동료들은 또한 샘플의 비열을 측정했는데, 이는 전이 온도에서 특징적인 반응을 보여주었습니다.

그들의 발견은 응집물질 물리학에서 한 세기에 걸친 탐구, 즉 주변 조건에서 초전도하는 물질을 찾는 것의 정점을 나타내는 것처럼 보였습니다. 그러나 강연이 끝난 후 누구도 한 마디도 하지 않았고, 열광적인 축하도 없었습니다. Dias는 간단히 연설을 마치고 마이크를 다음 연설자에게 넘겼습니다.

청중 중 한 명이 질문이 있는지 물었습니다. 로렌스 리버모어 국립연구소(Lawrence Livermore National Laboratory)의 세션 의장 Minta Akin은 "시간이 없습니다"라고 대답했고, 그녀의 대답은 방에서 들리는 신음소리와 함께 반갑게 맞이했습니다.

분위기는 1987년 최초의 고온 초전도체가 발견된 직후 뉴욕 시에서 열린 유명한 "물리학의 우드스톡" APS XNUMX월 회의와는 매우 달라 보였습니다.

당시 물리학자 게오르크 베드노르츠(Georg Bednorz)와 알렉스 뮐러 35년 전 산화구리, 란타늄, 바륨을 함유한 물질이 약 50K에서 초전도체가 된다는 사실을 발견한 후 응집물질 물리학의 세계를 빛냈습니다. 이는 이전 기록인 23K보다 약 XNUMX% 더 높은 수치입니다. XNUMX년 전보다 니오븀-게르마늄(Nb)₃게).

새로운 "큐프레이트" 재료는 금속이 아니라 절연체였으며 잠재적으로 훨씬 더 높은 전이 온도에 도달할 수 있는 새로운 화학양론과 화합물을 찾을 수 있는 가능성을 제공했기 때문에 큰 화제를 불러일으켰습니다.

상온 초전도체는 초효율 에너지 그리드부터 강력한 자석이 필요한 의료 응용 분야에 이르기까지 광범위한 응용 분야에 대한 희망을 품은 성배였습니다.

Bednorz와 Müller는 나중에 이 발견으로 1987년 노벨 물리학상을 수상했으며, 그 후 수십 년 동안 연구자들은 주변 압력에서 133K, 약 166GPa의 압력에서 30K의 전이 온도에 도달하는 새로운 구리산염 기반 화합물을 만들었습니다.

구리산염에서 수소화물까지

cuprates가 있던 동안 사실상 지난 수십 년 동안 초전도 왕이었는데 2010년대 중반에 모든 것이 바뀌기 시작했습니다. 2015년 미하일 에레메츠 독일 막스플랑크 화학연구소와 마인츠 요하네스 구텐베르크 대학의 동료들은 황화수소 샘플에서 203K에서 초전도성을 관찰했다.

재료를 150GPa로 압축해야 했지만(자연 525 73), 2018년에는 다음이 이끄는 그룹이 있습니다. 러셀 헴리, 당시 미국 조지워싱턴대학교에서는 란탄 초수소화물에서 260K의 초전도성을 보고했지만 여전히 180GPa 이상의 압력을 받고 있으며 2019년에 발표된 연구입니다.Phys. 레트 목사. 122 027001).

같은 해 Eremets 팀은 최대 250K의 온도에서 초전도성을 보고했습니다.  170 GPa의 란타늄 수소화물(자연 569 528).

소위 이원수소화물(수소와 황화수소 등의 다른 원소를 포함하는 화합물)에 대한 연구는 고온 초전도체를 찾는 데 있어 '골드러시'를 촉발시켰습니다.

그러나 가장 흥미로운 점은 이것이 제XNUMX원리 계산을 통해 완전히 예측되었으며 이론이 실험과 거의 완벽하게 일치한다는 것입니다.

디아스의 경솔한 행동으로 인해 해당 분야의 명예가 훼손되었으며, 피해 복구에 수년이 걸릴 수도 있음

릴리아 보에리

“수소화물은 아마도 큐프레이트 다음으로 초전도성에 있어서 가장 흥미로운 발견일 것이며 이론과 실험 사이의 상호 작용에 대한 놀라운 성공 사례일 것입니다.”라고 이론 물리학자는 말했습니다. 릴리아 보에리 로마 라 사피엔자 대학교 출신.

Dias와 동료들은 2020년에 고온 초전도 게임에 뛰어들었습니다. Dias의 그룹은 수소를 고압으로 압착한 경험(아래 상자 참조)을 활용하여 탄소질 황수소화물에 관한 논문 발표 약 288GPa의 압력 하에서 260K에서 초전도성을 보인다고 주장한 것입니다.자연 586 373).

비슷한 시기에 Dias는 상온 초전도체를 상용화하기 위해 Unearthly Materials라는 회사를 공동 설립했으며 그 해에 해당 연구는 2020 물리 세계 올해의 돌파구.

2021년에는 Dias가 TIME100 차세대 혁신가 그의 일을 위해. "분명히 말씀드리자면 호버보드, 자기 부상 열차, 무저항 전력선은 올해나 내년에 출시되지 않을 것입니다."라고 말했습니다. Time 잡지. "하지만 랑가 디아스 덕분에 그들은 그 어느 때보다 가까워졌습니다."  

그러나 모든 것이 보이는 것과 같지는 않았습니다. 2021년에 연구자들은 논문의 일부 데이터 처리, 특히 전이 온도 이후 저항이 XNUMX으로 떨어지는 샘플을 보여주기 위해 저항 측정에서 배경을 빼는 방식에 대해 우려를 제기했습니다.

기온이 오르고 있어요

그러다가 2022년 XNUMX월, 그룹의 자연 종이가 철회됐다. "우리는 이제 일부 주요 데이터 처리 단계(즉, 자화율 플롯을 생성하는 데 사용되는 원시 데이터에 적용된 배경 빼기)가 비표준 사용자 정의 절차를 사용한다는 사실을 확인했습니다."라고 저자가 작성한 편집 업데이트는 언급했습니다. 원본 논문의.

논문에 참여한 XNUMX명의 저자 모두의 결정에 동의하지 않았습니다. 자연 철회를 위해 로체스터 대학은 2022건의 내부 조사를 시작했는데, 그 중 XNUMX건은 XNUMX년 XNUMX월에 완료되었고, 또 다른 조사는 철회 이후에 완료되었습니다. 로체스터는 조사 결과 위법 행위에 대한 증거는 발견되지 않았지만 아직 공개하지 않았다고 발표했습니다. 문의사항 전체 내용입니다.

Dias는 단념하지 않았으며 올해 APS 회의에서 연설한 후 Lu-NH에 대한 그의 팀의 연구가 출판되었습니다, 다시 자연 (615 244).

XNUMX 월에 발명가인 Dias의 특허 목록이 공개되었습니다. (2022년 2020월에 출원되었음에도 불구하고) 실온에서 초전도할 수 있는 수소화 루테튬 물질에 대한 것입니다. 그러나 물질의 정확한 화학량론에 대한 세부사항은 제공되지 않았습니다. 하지만 XNUMX년과 마찬가지로 자연 논문에서 새로운 연구의 배경 빼기에 관한 질문이 제기되었습니다.

또한 Lu-NH 샘플의 고온에서 초전도성을 측정하는 명시된 성공률은 약 35%에 불과하다는 우려도 있었습니다. 그러나 특정 레시피에 따라 만들어진 모든 샘플은 재현성을 돕기 위해 초전도성이기를 바랐습니다.

나는 여전히 수소화물 초전도가 결국 주변 조건에서 초전도체를 제공할 가능성이 높다고 생각합니다.

데이비드 세펄리

그리고 다른 연구자들이 연구 결과를 재현하려고 시도했지만 실패했습니다. 예를 들어, 중국 허페이(Hefei)에 있는 고체 물리학 연구소의 Di Peng과 동료들은 약 240K에서 몇 가지 전이 징후를 발견했지만 이것이 초전도성을 나타내지는 않는다고 제안했습니다.arXiv : 2307.00201).

고온 초전도성을 설명하려는 이론가들 역시 어려움을 겪고 있습니다. Boeri와 동료들은 최근 Dias의 특별한 주장을 설명할 수 있는 Lu-NH 상태도에서 단일 화합물을 식별할 수 없을 뿐만 아니라 Lu-NH 수소화물이 본질적으로 저온 초전도체라는 사실을 보여주었습니다.자연공동체 14 5367). “디아스의 결과에 대한 그럴듯한 설명을 찾는 단일 이론 논문은 없습니다.”라고 그녀는 말합니다.

그러나 Dias의 작업에 대한 지원은 현재 시카고 일리노이 대학교에 재직 중인 Hemley에게서 나왔습니다. Dias 팀이 준비한 재료를 받은 후 Hemley와 동료들은 다양한 압력 하에서 샘플의 전기 저항을 측정하여 276kbar에서 15K에 달하는 초전도성에 대한 증거를 찾았습니다.arXiv : 2306.06301).

“우리의 측정값은 보고서에 보고된 내용과 매우 일치합니다. 자연 종이에요.” Hemley가 말했습니다. 물리 세계. 게다가 하락 폭도 이전 데이터보다 훨씬 크다”고 말했다.

Hemley는 그와 동료들이 수행한 이론적 분석에 따르면 Lu-NH의 전자 구조가 "놀랍다"고 밝혔습니다.아르시브: 2305.18196).

"이러한 지속적인 발견을 통해 상온 또는 그 이상에서 작동하는 초전도체를 추구하는 것과 이러한 물질을 대기압 근처에서 안정화하려는 탐구는 여전히 매우 흥미진진합니다."라고 그는 덧붙였습니다.

학문적 정직성을 유지하지 못하면 과학은 어려움을 겪게 됩니다

하지만 디아스에게는 또 다른 나쁜 소식이 기다리고 있었다. 1년 2023월 XNUMX일 자연 출판 편집자 주 독자들에게 Dias의 Lu-NH 논문이 조사되고 있음을 알립니다.

“이 원고에 제시된 데이터의 신뢰성은 현재 문제가 되고 있습니다.” 자연 말했다. “이 문제가 해결되면 적절한 편집 조치가 취해질 것입니다.”

의 보고서에 따르면, 월스트리트 저널 11월 말, Lu-NH 논문의 저자 XNUMX명 중 XNUMX명이 수석 편집자인 Tobias Rödel에게 편지를 썼습니다. 자연, 디아스는 “원고 준비 및 제출과 관련하여 선의의 조치를 취하지 않았다”고 주장하며 논문 철회를 요청했습니다.

분명히 Rödel은 며칠 내에 "우리는 논문을 철회하라는 귀하의 요청에 전적으로 동의합니다."라고 답했습니다. 지금까지 그들의 연구 결과를 고수한 유일한 연구자는 Dias와 그의 현재 박사 과정 학생 두 명입니다.

데이비드 세펄리 일리노이 대학에서 쓴 글이다. 에 대한 뉴스 및 견해 기사 자연 Lu-NH 결과에 대해 그는 "실망"했다고 말했습니다. 자연 처음부터 논문 검토를 더 잘하지 않았습니다.

“우리는 승인된 원고만 제공받았고 데이터 파일이나 심사위원 의견은 제공받지 못했습니다.”라고 그는 말합니다. “우리가 이전에 발견할 수 있었던 일부 문제에 대해 알게 된 것은 논문이 나온 후에야 가능했습니다.”

에 이동

디아스 그룹에 어떤 일이 일어날지는 알려지지 않았다. XNUMX월에는 로체스터 대학교 Dias의 작업을 다시 조사한다고 발표했습니다., 그러나 해당 조사가 언제 완료될지는 알 수 없습니다. “안타깝게도 Dias의 경솔한 행동으로 인해 해당 분야의 평판이 손상되었으며 피해를 복구하는 데 몇 년이 걸릴 수 있습니다.”라고 Boeri는 말합니다.

그 견해는 응집물질 물리학자의 지지를 받고 있다 제임스 햄린 Dias의 그룹 작업 중 일부를 조사한 University of Florida 출신입니다. "나는 전체 이야기가 과학 전반에 해를 끼치고 있다고 생각하며, 초전도 연구는 점점 더 광범위하게 반과학적 유형의 원동력이 되고 있습니다."라고 그는 말했습니다. 물리 세계. "고압 연구에 대한 자금 조달에 영향을 미칠 수 있으며 최근 흥미로운 개발이 너무 많아 유익한 분야였다는 점을 고려하면 이는 불행한 일입니다."

Hamlin은 또한 잠재적인 연구 부정행위가 제기될 때 과학 연구 저널이 교신저자만이 아니라 논문의 모든 저자를 포함하도록 커뮤니케이션을 확대해야 한다고 생각합니다. "모든 저자는 위법 행위 혐의로 인해 잠재적인 명예 훼손을 당할 수 있으므로 모든 저자는 처음부터 편집자의 관련 커뮤니케이션에 대해 알고 있어야 합니다."라고 그는 덧붙였습니다.

이러한 문제에도 불구하고 수소화물에 대한 연구가 진행되고 있습니다. 지난 110월 중국 길림대학교의 Guangtao Liu와 동료들은 80원 수소화물 LaBeH에서 XNUMXGPa의 압력에서 최대 XNUMXK의 초전도성을 발견했습니다.₈ (물리. Lett. 130 266001).

상온 초전도체가 드디어 도착하다, 암흑물질 탐지기 미스터리

비록 이 온도가 그다지 높지는 않지만, 이 삼원 화합물은 이원 화합물보다 잠재적으로 다양한 구조를 갖고 있어 고온 초전도에 사용할 수 있는 재료를 확장할 수 있기 때문에 흥미롭습니다. "[수소화물 연구] 분야는 건전하며 앞으로 훨씬 더 획기적인 결과를 얻을 수 있는 잠재력을 갖고 있습니다."라고 Boeri는 덧붙입니다.

Ceperley도 동의합니다. “나는 여전히 수소화물 초전도성이 궁극적으로 광범위한 기술적 응용이 가능한 주변 조건에서 초전도체를 제공할 수 있는 좋은 기회를 갖고 있다고 생각합니다.”라고 그는 지적합니다. "가능한 화합물과 제조 방법의 공간이 너무 넓어서 찾는 데 시간이 걸릴 수 있습니다."

Dias의 경우, 그는 이전 언론 논평에서 자신의 결과를 지지한다고 말했지만 이 기사에 대한 논평을 거부했습니다.

7 월 물리 세계 심지어 Dias와의 인터뷰를 게시하겠다고 제안하고 다음을 통해 그에게 일련의 서면 질문을 보냈습니다. 30 포인트, Dias를 대신하여 활동하는 미국 기반 홍보 대행사입니다. 질문에 답하기로 동의했음에도 불구하고 디아스는 나중에 인터뷰를 중단했습니다.

물리 세계 이후 30 Point는 더 이상 Dias와 작동하지 않는다는 것을 알게 되었습니다.

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• 출처: https://physicsworld.com/a/superconductivity-damaged-as-researchers-look-to-move-on-from-retractions/