南京大學聞海虎團隊重複實驗推翻美國Dias團隊室溫超導轟動性研究

綜合內媒報道，3月8日，在美國物理學會年度會議上，羅徹斯特大學（University of Rochester） Ranga Dias教授宣布其團隊研發出一種可以在室溫和相對較低壓力條件下工作的超導性材料。由於超導體需要在零下196℃左右的極低溫和極高壓力下才能工作，一直以來難以用於民用市場。所以此次研究成果在全球物理學界引發轟動。
但是，在美國室溫超導體轟動性研究發出的第8天後，南京大學聞海虎團隊通過重複實驗，將羅徹斯特大學的這一研究結果推翻。

3月8日，在美國物理學會年度會議上，羅徹斯特大學的Ranga Dias教授宣布團隊在1GPa（約等於1萬個大氣壓）壓強下，镥-氮-氫體系材料實現了294K（開爾文），約零上21℃的室溫超導。相關論文3月9日凌晨正式發表在《Nature》雜誌，引發轟動。

可商用的「室溫超導」材料 涉及多個領域的重大變革

超導（superconductivity），是材料在低於一定溫度時電阻變為0的現象。超導體，顧名思義，是超能導電的物體。按照焦耳定律，有電阻就會產生焦耳熱，就會造成額外的能量消耗。反之若電阻為0，則不會產生熱量消耗。

超導體就是一種理想材料。在一定溫度下，它的電阻能變為0，傳輸電流時的損耗為0，不僅不會發熱，而且電線兩端都不需要電壓。但想要實現，對溫度、壓力有嚴格的要求。且利用超導體完全抗磁性的特性，人們可以製造磁懸浮列車，做出速度更快、運行耗能更小的超導計算機，還能製作出靈敏度更高、噪聲更小的超導量子乾涉儀。

此前的百餘年時間中，人類陸續尋找發現了各類超導材料，如合金、金屬間化合物甚至有機化合物，但50K（約-220℃）以下的溫度或100GPa以上的極端高壓的應用環境，使類似材料的性能難以廣泛應用於商業市場。

2020年，羅切斯特大學Ranga Dias團隊曾發表論文，通過將碳、硫、氫三種元素混合，利用激光照射和金剛石砧，在15°C左右（287.7K）的室溫條件下，成功讓材料進入了超導狀態。該研究關於溫度的突破獲得多方祝賀，但很快也受到諸多質疑，如論文數據過於漂亮、相關結果有悖基本物理等。其後，在巨大爭議中，《Nature》於2022年9月撤稿。

而本次Dias團隊發表的論文稱，將氫化镥中的部分氫換成氮，並宣稱在1GPa、20攝氏度的最高轉變溫度下測量到了超導。如果被證實，將是十分重要的突破。

南京大學聞海虎團隊發表論文否定Dias團隊研究結論

3月7日，看到Dias的報告結果後，南京大學超導物理和材料研究中心主任聞海虎立即安排團隊重複實驗，發現Dias給的製備樣品方案幾乎不可行，「Dias可能給了一個錯誤條件，或許是溫度少了一個0，除非用激光加熱，否則很難做出來」。

隨後，聞海虎團隊結合自身條件，以新方式進行合成並得到了镥氮氫材料。X射線衍射儀技術檢查顯示，該材料結構與Dias的樣品幾乎一致，且能量色散X射線光譜儀分析也發現了氮元素。聞海虎團隊隨即在6萬個大氣壓以下的不同壓力中，對該材料電阻進行了測量，發現低至10K都沒有超導發生。

同時，他們進行磁化測量發現，沒有超導所需的抗磁信號。聞海虎表示，這些發現足以否定Dias的常溫低壓下的超導結論。

3月15日，聞海虎團隊在預印本網站arXiv提交了一篇包括9名作者、長達16頁的研究論文，否定了Dias的研究結論。論文結論稱：「我們的實驗清楚地表明，從環境壓力到6.3GPa，溫度低至10K（約-263攝氏度），镥氮氫材料LuH2±xNy中不存在超導性。」

此前，中科院物理研究所研究員靳常青受訪時曾表示，Dias研究的幾個存疑細節，包括合成樣品結構不清楚、氫的含量太低等問題。

計算化學家、美國加州州立大學北嶺分校副教授苗茂生受訪時認為，很難想像Dias的镥氮氫材料會成為一個電聲子耦合超導。他提示，高壓實驗樣品特別小，實驗難度非常高，合成條件又很難達到非常均勻，這些都容易產生誤判。

苗茂生同時表示，如果《Nature》接受了Dias的文章，就應該嚴肅地討論。如果要否定Dias的文章，也需要更多的證據和重複性實驗。