Сверхпроводимость «повреждена», поскольку исследователи стремятся уйти от опровержений – Nachedeu

«Я собираюсь впервые представить новый материал». Так сказал физик конденсированного состояния Ранга Диас в переполненный конференц-зал в Мартовское собрание Американского физического общества в Лас-Вегасе в начале этого года. Материалом, о котором идет речь, был гидрид лютеция, легированный азотом, или Lu-NH, и Диас продолжал описывать измерения, утверждая, что видел доказательства сверхпроводимости при замечательной температуре 294 К (мягкие 20 °C) под давлением 1 ГПа (10 кбар).

Работая в Университете Рочестера в США, Диас утверждал, что наблюдал множество признаков сверхпроводимости, таких как падение электрического сопротивления до нуля при определенной температуре перехода и вытеснение материала линиями магнитного поля. Он и его коллеги также измерили теплоемкость образца, которая показала характерный отклик при температуре перехода.

Их открытие, похоже, стало кульминацией вековых поисков в области физики конденсированного состояния: поиска материалов, которые являются сверхпроводящими в условиях окружающей среды. Однако после разговора никто не произнес ни слова, и не было никакого бурного празднования. Диас просто закончил свою речь и передал микрофон следующему выступающему.

Кто-то из зрителей спросил, будут ли вопросы. «У нас нет времени», — ответила председатель сессии Минта Акин из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса, ее ответ был встречен слышимым стоном из комнаты.

Атмосфера сильно отличалась от предыдущей мартовской встречи APS в 1987 году — знаменитого «Вудстока физики» в Нью-Йорке, который состоялся сразу после открытия первых высокотемпературных сверхпроводников.

Тогда физики Георг Беднорц и Алекс Мюллер зажег мир физики конденсированного состояния после того, как годом ранее обнаружил, что материал, содержащий оксид меди, лантан и барий, становится сверхпроводящим при температуре около 35 К. Это было примерно на 50% выше, чем предыдущий рекорд в 23 К, который был достигнут более чем десятилетием ранее в ниобий-германии (Nb₃Ге).

Новые «купратные» материалы вызвали такой ажиотаж, потому что они были не металлами, а изоляторами, и они давали возможность найти новые стехиометрии и соединения, которые потенциально могли бы достигать еще более высоких температур перехода.

Сверхпроводник при комнатной температуре был Святым Граалем, дающим надежду на широкий спектр применений — от сверхэффективных энергетических сетей до медицинских применений, требующих мощных магнитов.

Беднорц и Мюллер позже получили Нобелевскую премию по физике 1987 года за это открытие, а в последующие десятилетия исследователи создали новые соединения на основе купратов, температура перехода которых достигала 133 К при атмосферном давлении и 166 К при давлении около 30 ГПа.

От купратов к гидридам

Хотя купраты были де-факто сверхпроводниковыми королями за последние пару десятилетий, все начало меняться в середине 2010-х годов. В 2015 году Михаил Еремец и его коллеги из Института химии Макса Планка и Университета Иоганна Гутенберга в Майнце (оба в Германии) наблюдали сверхпроводимость при 203 К в образце сероводорода.

Хотя материал нужно было сжать до 150 ГПа(природа 525 73), в 2018 году группа под руководством Рассел Хемли, работавший тогда в Университете Джорджа Вашингтона в США, сообщил о сверхпроводимости при 260 К в супергидриде лантана, хотя все еще под давлением более 180 ГПа, работа, которая была опубликована в 2019 году (физ. Преподобный Летт. 122 027001).

В том же году команда Еремца сообщила о сверхпроводимости при температурах до 250 К.  в гидриде лантана при 170 ГПа (природа 569 528).

Работа над так называемыми бинарными гидридами — соединениями, содержащими водород и еще один элемент, например сероводород, — вызвала «золотую лихорадку» в поисках высокотемпературных сверхпроводников.

Но что было самым интересным, так это то, что они были предсказаны полностью на основе расчетов из первых принципов, причем теория почти идеально согласовывалась с экспериментом.

Невнимательное поведение Диаса нанесло ущерб репутации отрасли, и на устранение ущерба может потребоваться несколько лет.

Лилия Боэри

«Гидриды, вероятно, стали самым захватывающим открытием в сверхпроводимости после купратов и удивительной историей успеха взаимодействия теории и эксперимента», — говорит физик-теоретик. Лилия Боэри из Римского университета Ла Сапиенца.

Диас и его коллеги вступили в игру высокотемпературной сверхпроводимости в 2020 году. Используя свой опыт сжатия водорода до высокого давления (см. вставку ниже), группа Диаса опубликовал статью о гидриде углеродистой серы. который утверждал, что демонстрирует сверхпроводимость при 288 К и давлении около 260 ГПа (природа 586 373).

Примерно в то же время Диас стал соучредителем компании Unearthly Materials, занимавшейся коммерциализацией сверхпроводников при комнатной температуре, и в том же году эта работа была удостоена награды. 2020 Мир физики Прорыв года.

В 2021 году Диас даже был назван TIME100 Следующий новатор за его работу. «Давайте проясним: ховерборды, поезда на магнитной подушке и линии электропередачи без сопротивления не появятся ни в этом году, ни в следующем», — отметил Время журнал. «Но благодаря Ранге Диасу они стали ближе, чем когда-либо».  

Но не все было так, как казалось. В 2021 году исследователи выразили обеспокоенность по поводу некоторых методов обработки данных в статье, в частности, того, как фон был вычтен из измерений сопротивления, чтобы показать, что сопротивление образца падает до нулевого значения после переходной температуры.

Температура повышается

Затем, в сентябре 2022 г. группа природа бумага была отозвана. «Теперь мы установили, что некоторые ключевые этапы обработки данных, а именно вычитание фона, применяемое к необработанным данным, используемым для создания графиков магнитной восприимчивости, использовали нестандартную, определяемую пользователем процедуру», — отмечается в редакционном обновлении, написанном авторами. оригинальной бумаги.

Все девять авторов статьи не согласились с решением природа отозвать, хотя Рочестерский университет начал три внутренних расследования, два из которых были завершены в мае 2022 года, а еще одно после отзыва. Рочестер объявил, что расследование не обнаружило никаких доказательств неправомерного поведения, но не обнародовало информацию. Полная информация о запросах.

Диас это не испугало, и после выступления на встрече APS в этом году работа его команды над Lu-NH была опубликованаопять в природа (615 244).

В апреле опубликован патентный листинг Диаса как изобретателя (хотя подано в апреле 2022 г.) на материал гидрида лютеция, который может быть сверхпроводником при комнатной температуре. Однако никаких подробностей о точной стехиометрии материала предоставлено не было. Но так же, как и в 2020 году природа В статье были подняты вопросы по поводу вычитания фона в новом исследовании.

Были также опасения, что заявленный уровень успеха измерения сверхпроводимости при высоких температурах в образцах Lu-NH составлял всего около 35%, хотя можно было надеяться, что все образцы, изготовленные по определенному рецепту, будут сверхпроводящими, чтобы обеспечить воспроизводимость.

Я все еще считаю, что гидридная сверхпроводимость имеет хорошие шансы в конечном итоге обеспечить сверхпроводник в условиях окружающей среды.

Дэвид Сеперли

А когда другие исследователи попытались воспроизвести полученные результаты, им это не удалось. Ди Пэн из Института физики твердого тела в Хэфэе, Китай, и его коллеги, например, обнаружили некоторые признаки перехода при температуре около 240 К, но предполагают, что они не указывают на сверхпроводимость (Arxiv: 2307.00201).

Теоретики, пытавшиеся объяснить высокотемпературную сверхпроводимость, тоже столкнулись с трудностями. Боэри и его коллеги недавно показали, что они не только не смогли идентифицировать ни одного соединения на фазовой диаграмме Lu-NH, которое могло бы объяснить необычные заявления Диаса, но также и то, что гидриды Lu-NH по своей сути являются низкотемпературными сверхпроводниками.Община природы. 14 5367). «Не существует ни одной теоретической статьи, в которой было бы найдено правдоподобное объяснение результатов Диаса», — говорит она.

Однако поддержку работе Диаса оказал Хемли, который сейчас работает в Иллинойском университете в Чикаго. Получив материал, подготовленный командой Диаса, Хемли и его коллеги измерили электрическое сопротивление образцов при различных давлениях, обнаружив доказательства сверхпроводимости до 276 К при давлении 15 кбар (Arxiv: 2306.06301).

«Наши измерения прекрасно согласуются с тем, что сообщается в природа бумаги», — сказал Хемли Мир физики. «Более того, величина падения даже больше, чем в более ранних данных».

Хемли говорит, что теоретический анализ, проведенный им и его коллегами, показывает, что электронная структура Lu-NH «замечательна» (архив: 2305.18196).

«Учитывая эти продолжающиеся открытия, поиск сверхпроводников, которые функционируют при комнатной температуре или даже выше, вместе с поиском стабилизации этих материалов при атмосферном давлении, остается очень интересным», — добавляет он.

Наука пострадает, если мы не сумеем сохранить академическую честность

Но Диаса ждали и другие плохие новости. 1 сентября 2023 г. природа опубликованный примечание редактора предупреждая читателей о том, что статья Диаса в Лу-НХ расследуется.

«Надежность данных, представленных в этой рукописи, в настоящее время находится под вопросом», — сказал он. природа сказал. «Как только этот вопрос будет решен, будут приняты соответствующие редакционные меры».

Согласно докладу, в Wall Street Journal В конце сентября восемь из 11 авторов статьи Lu-NH написали Тобиасу Рёделю, старшему редактору журнала природа, требуя отозвать статью, утверждая, что Диас «не действовал добросовестно в отношении подготовки и подачи рукописи».

Судя по всему, Рёдель ответил им через несколько дней, отметив: «Мы полностью согласны с вашей просьбой отозвать статью». На данный момент единственными исследователями, которые придерживаются своих выводов, являются Диас и двое его нынешних аспирантов.

Дэвид Сеперли из Университета Иллинойса, написавший Статья «Новости и обзоры» для природа о результатах Лу-НХ, говорит, что он «разочарован» тем, что природа во-первых, не сделал лучшей работы по рецензированию статьи.

«Нам предоставили только принятую рукопись, а не файлы данных или комментарии рецензентов», — говорит он. «Только после выхода статьи мы узнали о некоторых проблемах, которые можно было обнаружить ранее».

Грузоперевозки по

Что будет с группой Диаса, неизвестно. В августе Рочестерский университет объявил, что снова расследует работу Диаса, хотя когда это расследование будет завершено, неизвестно. «К сожалению, невнимательное поведение Диаса нанесло ущерб репутации отрасли, и на устранение ущерба может потребоваться несколько лет», — говорит Боэри.

Эту точку зрения поддерживает физик конденсированного состояния Джеймс Хэмлин из Университета Флориды, который исследовал некоторые работы группы Диаса. «Я действительно считаю, что вся эта сага наносит ущерб науке в целом, а исследования сверхпроводимости в более широком смысле — это топливо для антинаучных типов», — сказал он. Мир физики. «Это может повлиять на финансирование исследований, требующих высокого давления, и это было бы прискорбно, учитывая, что это была такая плодотворная область с таким большим количеством интересных недавних разработок».

Хэмлин также считает, что научно-исследовательские журналы должны расширить свою коммуникацию, включив в нее всех авторов статьи, а не только соответствующего автора, когда поднимается вопрос о потенциальных нарушениях в проведении исследований. «Все авторы подвергаются потенциальному репутационному ущербу в результате обвинения в неправомерном поведении, поэтому все авторы должны быть ознакомлены с соответствующими сообщениями от редакторов с самого начала», — добавляет он.

Несмотря на эти проблемы, работа над гидридами продолжается. В июле Гуантао Лю из Цзилиньского университета, Китай, и его коллеги обнаружили сверхпроводимость до 110 К при давлении 80 ГПа в тройном гидриде LaBeH.₈ (Phys. Преподобный Летт. 130 266001).

Наконец-то появился сверхпроводник комнатной температуры: загадка детектора темной материи

Хотя эта температура не так высока, эти тройные соединения интересны, потому что они имеют более широкое потенциальное разнообразие структур, чем их бинарные родственники, что может расширить список материалов, доступных для высокотемпературной сверхпроводимости. «Область [исследований гидридов] здорова и имеет потенциал дать еще больше новаторских результатов в будущем», — добавляет Боэри.

Цеперли соглашается. «Я все еще считаю, что гидридная сверхпроводимость имеет хорошие шансы в конечном итоге создать сверхпроводник в условиях окружающей среды, который будет иметь широкое технологическое применение», — отмечает он. «Пространство возможных соединений и методов изготовления настолько обширно, что их поиск может занять некоторое время».

Что касается Диаса, то он отказался комментировать эту статью, хотя в предыдущих комментариях в СМИ он говорил, что поддерживает свои результаты.

В июле Мир физики даже предложил опубликовать интервью с Диасом и отправил ему набор письменных вопросов через Точка 30, американское PR-агентство, действующее от имени Диаса. Несмотря на согласие ответить на вопросы, Диас позже отказался от интервью.

Мир физики с тех пор узнал, что 30 Point больше не работает с Диасом.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/superconductivity-damaged-as-researchers-look-to-move-on-from-retractions/