“這個結論肯定是推翻了,毋庸置疑的。”南京大學超導物理和材料研究中心主任聞海虎說出這句話的時候,語氣足夠堅決。
“這個結論”,指的就是當下大火的美國羅切斯特大學RangaDias團隊的室溫超導研究。他們宣稱自己研發的一種镥氮氫材料在近1萬個大氣壓(1GPa)下實現了室溫超導。
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,直截了當否定了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。”
這距離Dias的研究發布只有8天,如果實錘,Dias將會再次被打臉。
復刻Dias實驗
3月7日,看見Dias在美國物理學會會議上的報告結果后,聞海虎火速安排重復實驗,“我們的初步樣品很快出來了,后來又作了一些調整”。
為何效率如此之高?聞海虎稱,這是他們團隊加班加點共同努力的結果。事實上,這個復刻實驗“難度不是很大”,但是“測量起來還是有難度的”,因為需要精細的信號,而數據分析也是有難度的,幸好他們“平時有很好的積累”。
實驗并非完全復刻。聞海虎發現,Dias給的制備樣品方案幾乎不可行,于是他們結合自己的條件,完全以新的方式進行合成并得到了镥氮氫材料。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,他們也進行了仔細的磁化測量,發現沒有超導所需的抗磁信號。聞海虎說,這些發現足以否定Dias的常溫低壓下的超導結論。
因為Dias沒有說明其研究材料中的氮含量,目前只能以材料結構來討論。聞海虎說,盡管樣品中氮含量或許有所不同,但是材料結構一樣、3種元素兼具,這個情況下要有超導就應該產生了,“不能說那一點成分的改變會決定超導或不超導”。
為什么Dias的制備樣品方案不可行呢?
Dias的方案是,用兩個小金剛石對微腔中的镥、氮氣和氫氣在65攝氏度下加壓到1萬個大氣壓。聞海虎分析說,Dias的材料制備方法存在明顯的不合理性,65攝氏度太低,這個溫度下能產生金屬和氮氣、氫氣的反應是不可思議的。
聞海虎說,Dias可能給了一個錯誤的條件,或許是溫度少了一個“0”,“除非用激光加熱,否則很難做出來”,然而Dias并沒有提到激光。聞海虎團隊采用了高溫高壓爐來燒,很快就得到了镥氮氫材料。
聞海虎考慮得更嚴謹。他說,這個材料在幾十萬個大氣壓下是否會出現高溫超導還不能下結論,“我們也正在做”。