仅1周？！中国团队实锤证伪「室温超导」

光子盒研究院出品

2023年3月，在拉斯维加斯举行的 APS 三月会议上，纽约罗彻斯特大学的 Ranga Dias 和他的团队将所声称的成就描述为一个多世纪以来对凝聚态“圣杯”的追寻的顶峰：一种能够传导电子的材料在环境温度下为零电阻。要知道这样的突破将标志着朝着室温超导体改变电网、计算机处理器和医学诊断工具的未来迈出重要一步，如果该小组的发现是真实的，他们的发现可能会跻身 21 世纪最伟大的科学进步之列。

对于这样颠覆性的研究成果，在场的听众反应却比较平淡或者犹豫不决。

一部分听众谨慎的原因是——他们之前就遇到过这样的事，事实上，2020 年，Dias 的团队就在《自然》杂志的一篇论文中宣布，他们创造了一种材料碳质硫氢化物，它在 287 K 和 267 GPa 下具有超导性，研究人员和新闻媒体称赞了这一发现，但两年后，在外部研究人员发现结果中存在奇怪之处后，该论文被撤回。

另一个原因是，这个研究成果本身就存在很多疑点，最新结论所研究的样品直径在 70 到 100 μm 之间，厚度在 10 到 20 μm 之间。

不幸的是，在非常高的压力下制成的新材料的化学成分（化学计量）是未知的（令人惊讶的是文章没有指定合成方法的细节）：X 射线衍射指向H3−δNε( 92.25 %)，含 LuN1−δHε (7.29 %) 和Lu₂O₃(0.46%); 未来的研究将不得不澄清它。

问题是用这种成分不可能解释观察到的超导性（氢之间的距离太大）；电流-电压 (IV) 曲线是完全线性的（指向非常规超导性）；磁化率曲线（迈斯纳效应）表现出奇怪（或意外）的行为，目前尚不清楚审稿人为何不要求进行详细讨论。

物理学家们认为Dias的论文并没有提出详细的复刻办法，这为复刻提供了难度，并且也使得这个研究成果的可行度降低。

（a）电流-电压 (IV) 曲线是完全线性的

（b） 这些曲线与 Jorge Hirsch（加州大学圣地亚哥分校）在撤回的文章中批评的曲线非常相似

（c） 此图显示文件中的原始数据（左）和文章中出现的图（右）。数据显示电阻介于 2 和 9 mΩ（毫欧）之间，由五次多项式调整应该会产生右侧出现的曲线。减去多项式（以消除观察中的“残余电阻”）显示在 125 和 225 K 之间几乎为零，在 225 和 275 K 之间有一个急剧转变。

基于该项研究的轰动性和多重疑点，目前已有已有多个课题组对Lu-H化合物的高压超导进行了研究，均没能复现Dias团队的室温超导实验结果。

l 南京大学闻海虎团队

“这个结论肯定是推翻了，毋庸置疑的。”南京大学超导物理和材料研究中心主任闻海虎对《中国科学报》说出这句话的时候，语气足够坚决。

闻海虎 图片来源：南京大学

3月15日，闻海虎团队在预印本网站arXiv提交了一篇包括9名作者、长达16页的研究论文，直截了当否定了Dias的研究结论。论文结论称：“我们的实验清楚地表明，从环境压力到6.3GPa，温度低至10K（约-263摄氏度），镥氮氢材料LuH2±xNy中不存在超导性。”

根据该团队提交的论文LuH2±x Ny中近环境超导性的缺失（Absence of near-ambient superconductivity in LuH2±xy）进行分析，主要内容如下：先验地，在高压下合成氮掺杂的氢化镥并不困难（也许由于这个原因，Dias 和他的团队在Nature中省略了它）。

事实上，Ming 等人的 XRD 光谱。与 Dias 几乎相同，优点是更清洁，杂质更少（未观察到Lu₂O₃的痕迹，Dias 样品中为 0.46%）。不幸的是，LuH 2±x N y在 1 GPa 和 5.2 GPa 之间没有显示任何颜色变化（表明 Dias 可能正在观察其他东西）。

氮掺杂氢化镥显示出金属的电阻与温度曲线特性，在 40 K 和 300 K 之间呈线性，在 40 K 以下呈二次方关系。没有超导性的迹象（只有 315 K 处的小斜率变化，这可能是一个测量仪器的系统误差）。如上图所示，对于 1.3 和 6.28 GPa 之间的压力，在 10 和 350 K 之间的温度下也没有超导性的迹象。

在 1 GPa 和 2.1 GPa 下，作为温度函数的磁矩曲线也没有显示出由于迈斯纳效应导致的反磁性迹象（当 Dias给出的结果是教科书曲线时）。闻海虎团队给出的结果是在 LuH 2±x N和1 GPa 量级的压力下不存在超导性（结果与先前对氢化镥的研究非常一致）。

l 物理所程金光团队

程金光团队对LuH2压力诱导的颜色变化进行研究，目前相关论文发表在中国物理快报上，研究发现发现LuH2的颜色在压力下会从蓝色先转变为粉色再变为亮红色，泄压后又回到初始的蓝色。这种压力诱导的颜色变化与Dias等在N掺杂的LuH3-δ中观察到的现象非常类似。

然而，高压下的变温电阻测试结果表明，LuH2在7.7 GPa以下、1.5 K以上没有出现超导电性。

LuH2在不同压力下呈现的颜色。在环境压力下为深蓝色，在约2.2 GPa时变成粉色，在约4 GPa时又转变为亮红色，且这种压力诱导的颜色变化是可逆的。

该实验工作证实LuH2在高压下会发生明显的颜色变化，这虽然与Dias等在N掺杂的氢化镥中观察到的现象类似，但LuH2在高压和低温下并没有出现超导。该结果对于进一步解析Lu-H-N体系的结构和可能的超导电性具有参考价值。

l 物理所靳常青团队

该团队发现，f壳完全填充的镥的多氢化物是高温超导体。在高压和高温条件下，通过金刚石砧板装置与原位高压激光加热技术相结合，成功地合成了吕特多氢化物。在相同的合成压力下，进行了电阻随温度变化的测量，以研究其超导性（SC）的转变。

在实验中，在最高压力218GPa下观察到了最大起始温度（Tc）为71K的超导转变。当压力被释放到181GPa时，Tc下降到65K。通过对外加磁场下SC演化的研究，得到零温度下的上临界场u0Hc2(0)为~36特斯拉。

原位高压X射线衍射实验表明，高Tc的SC应该来自于Lu4H23相的Pm3-n，它形成了一种新型的氢笼框架，与之前报道的稀土多氢化物超导体不同。

虽然现在还不能确切的说Dias团队的研究成果一定是造假，但是根据这些复刻实验，大概率这篇论文也无法逃过回撤的命运了。

针对Dias这次疑点重重的研究成果，有相关人士指出其创立过一家公司，正在寻找2000万美元的融资，这不免让人引起怀疑：Dias是想通过颠覆性的研究成果以获得融资，Dias实际上，Dias已经被多次指控学术行为不端了。

图片来源：罗彻斯特大学 Ranga Dias

l CSH温室超导被指控数据造假

2020年Dias团队提出温室超导，他声称，通过向制造 H 3 S（一种已知的氢化物超导体）的前体添加一点碳，他们能够制造出碳硫氢化物 (CSH) 材料，将超导温度推高至 287 K（接近 15°C） , 凉爽房间的温度。结果发表在 2020 年 10 月 14 日的《自然》杂志上，获得了全世界的赞誉。一些科学家试图复制或扩展这一发现但是收效甚微，且科学家Hirsch还发现CSH 的一些 AC 磁化率数据看起来与现在有疑问的其他数据非常相似，这些数据来自 2009 年物理评论快报关于高压下铕超导性的论文，之后Hirsch 通过电子邮件向 Dias 发送原始数据请求，但是Dias拒绝提供相关数据。因此Hirsch开始质疑CSH 发现]是数据操纵和更改的结果。

最后多位科学家以及相关人员对该结论进行审查后，CSH 论文于2022 年 9 月 26 日被撤回。

l 被指控论文剽窃

当 Hamlin 深入研究 CSH 数据时，他在介绍原始 CSH 数据的论文中遇到了一些看起来很熟悉的句子——他在 2007 年的博士论文中回忆起这些句子。凭直觉，他提取了 Dias 2013 年的论文，并将他的论文和 Dias 的论文都输入了抄袭检查器。他的电脑屏幕亮了起来；这两份文件包含许多相同的段落。

Physics Magazine独立比较了这两篇论文，发现了数十个逐字匹配的段落和两个具有惊人相似性的图形。

针对他剽窃Hamlin论文的指控，Dias说他没有做错任何事：“我有适当的引用。” 授予Dias博士学位的华盛顿州立大学拒绝评论他们是否进行了不当行为调查。罗切斯特大学的一份声明说，“博士，Dias对这些错误承担责任，并与他的论文导师合作……修改论文。”

Hamlin 分别在 Dias 的论文中发现了硒化锗 (GeSe4 ) 的电阻率图与 2021 年PRL论文中关于硫化锰 (MnS2 ) 的电阻率图之间的匹配。他将自己的发现通过电子邮件发送给迪亚斯和该论文的其他作者。PRL论文的合著者Simon Kimber说，在收到这封电子邮件时，他“想不出可以用化学或物理学来解释这种相似性。” Kimber 给PRL发邮件请求撤回。PRL已对该论文展开调查。

Hamlin 关于磁化率测量的论文（左）第 64 和 66 页的段落包含与 Dias 和 Salamat 的 2021 arXiv 论文第 6 页相同的文本，其中两人共享原始 CSH 数据（右）。图片来源：D. 加里斯托/APS

越来越多的指控和各种论文撤回导致 Dias 的凝聚态同事对他的科学主张持谨慎态度。“不过，我不想相信这些指控，因为它太严重了，”Eremets 说，他更希望该领域简单地忘记不可重复的 CSH 结果并继续前进。然而，其他人则不那么宽容。“我认为在社区接受任何进一步的索赔之前，需要解决这些各种问题，” Hamlin说。

参考链接：

[1]https://francis.naukas.com/2023/03/14/posible-superconductividad-a-294-k-y-1-gpa-en-un-hidruro-de-lutecio-dopado-con-nitrogeno/

[2]https://doi.org/10.48550/arXiv.2303.08759

[3]https://doi.org/10.1088/0256-307X/40/4/046101

[4]https://doi.org/10.48550/arXiv.2303.05117

[5]https://physics.aps.org/articles/v16/40

[6]https://www.zhihu.com/question/590708129

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