【南京大學團隊推翻美國室溫超導研究】核心提示
1.Dias團隊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
2.有關專家認為Dias實驗存疑，包括合成樣品結構不清楚、氫的含量太低。一般而言，超導材料中氫含量越高，其超導轉變溫度越高
3.南大團隊發現，在6萬個大氣壓以下的不同壓力中，低至10K都沒有超導發生
4.南大團隊表示，Dias的製備樣品方案不可行，所以以新的方式進行合成並得到了镥氮氫材料
5.除了聞海虎團隊的論文外，近期還有數篇有關氫镥材料的類似研究發表
“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對《中國科學報》説出這句話的時候，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Ranga Dias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的研究發佈只有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後，聞海虎火速安排重復實驗，“我們的初步樣品很快出來了，後來又作了一些調整”。
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”。
實驗並非完全復刻。聞海虎發現，Dias給的製備樣品方案幾乎不可行，於是他們結合自己的條件，完全以新的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。聞海虎説，這些發現足以否定Dias的常溫低壓下的超導結論。
因為Dias沒有説明其研究材料中的氮含量，目前只能以材料結構來討論。聞海虎説，儘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産生了，“不能説那一點成分的改變會決定超導或不超導”。
為什麼Dias的製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。聞海虎分析説，Dias的材料製備方法存在明顯的不合理性，65攝氏度太低，這個溫度下能産生金屬和氮氣、氫氣的反應是不可思議的。
聞海虎説，Dias可能給了一個錯誤的條件，或許是溫度少了一個“0”，“除非用鐳射加熱，否則很難做出來”，然而Dias並沒有提到鐳射。聞海虎團隊採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。他説，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”。
需要更多的驗證
從1968年到今天，物理學家一直在研究與氫有關的超導屬性，硫化氫、稀土氫化物和鹼土氫化物可以在超過200K的溫度下轉變為超導態。
Dias
Dias團隊這次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，這將是史無前例的一大進步。
此前，中科院物理研究所研究員靳常青在接受《中國科學報》採訪時，提及Dias這次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（與之前發現的富氫超導體迥異）。
為何氫的含量如此重要？這與學界對超導的一種固有認識有關。一般而言，超導材料中氫含量越高，其超導轉變溫度越高。
計算化學家、美國加州州立大學北嶺分校副教授苗茂生告訴《中國科學報》，富氫超導體和低氫超導體二者是“完全不同的系統”，Dias的結論顛覆了已有的認識。比如十氫化鑭超導轉變溫度為零下13攝氏度，已經很高了；而Dias的镥氮氫材料中，镥：氫摩爾比不到3，遠遠低於十氫化鑭，其超導轉變溫度卻高於十氫化鑭。
苗茂生説，很難想像Dias的镥氮氫材料會成為一個電聲子耦合超導。基於電聲子耦合理論計算得出，這個材料的超導轉變溫度應該在十幾K。
他提示，高壓實驗是非常難做的實驗，樣品特別小，合成條件又很難達到非常均勻，加上信號測量的噪聲非常大，這些都是容易産生誤判的因素。
除了聞海虎團隊的論文外，近期還有數篇有關氫镥材料的類似研究發表。
更早的研究來自靳常青糰隊。3月9日，他們在arXiv發表研究稱，多氫化镥在218GPa的壓力下超導轉變溫度為71K（約-202攝氏度）；當壓力釋放到181GPa時，超導轉變溫度降低到65K（約-208攝氏度）。這些超導轉變溫度都遠遠低於室溫。
中科院物理研究所研究員程金光團隊于3月12日在arXiv發佈了另一項研究。儘管他們的材料沒有添加氮元素，但他們在高達7.7GPa的壓力下對二氫化镥的測量表明，溫度低至1.5K（約-272攝氏度）時沒有超導性。
三問“室溫超導”
1.什麼是“室溫超導”？
中國科學院物理研究所、超導國家重點實驗室研究員羅會仟先解釋了“超導現象”，他説：“超導是零電阻，沒有損耗，通電不會發熱。”通常情況下，電流從物體中穿過會産生消耗。如果物體的電阻越小，這個物體的導電性就越強。所謂超導現象，就是一種特殊“零電阻+完全抗磁性”物理現象。1911年春，荷蘭物理學家海克·卡末林·昂內斯驚喜地發現在零下269℃的環境中，汞的電阻降為零，他把這種現象稱為超導性。
然而，這些材料只能在超低溫下失去阻力，這限制了實際應用。幾十年來，科學家們一直在尋找在室溫下工作的超導體。如果室溫超導研究被證實，那麼超導材料將可能在生産生活中得到大規模應用。
2.“室溫超導”會改變生活嗎？
“超導在很多方面有非常重要的用途。在城市電網裏面用來輸電的話，可以節省很多能源。超導還可以做高場磁體，應用到醫院的核磁共振的成像。”羅會仟告訴記者，“超導應用的一個例子，就是我們的高溫超導磁懸浮。”
據新華每日電訊，世界第一台高溫超導高速磁懸浮列車就在四川成都正式亮相，由西南交通大學研發，其工作原理就是在列車底部安裝超導體，然後在行進的過程中不斷使用液氮將其降溫到“高溫”（超導臨界溫度以下，約77K），在電磁鐵修建的軌道上運作。
如果美國團隊這一充滿爭議的“室溫超導”研究被證實，是否能夠投入大規模應用，改變人類的生活？
對此，羅會仟認為需要謹慎看待其商用未來前景。“大家不要盲目樂觀。室溫超導都實現了，是不是將來所有的能源方面，我都可以用上？不是的，因為只要它某一個關鍵參數不好用，我們就可能很難做到規模化的應用。”
羅會仟進一步解釋説：“可以很肯定地説，如果是基於今天這個高壓技術，它是絕對不可能有大規模應用。它不是單純一個臨界溫度的指標就夠了的。你光臨界溫度提高上去，材料其他的性質沒有跟上去的話，它也用不了。”他指出，即使降低了壓力，約有1萬個大氣壓的1GPa壓力對於實際應用仍是一項挑戰。
“如果將來我們（假設）把壓力撤掉，它這個材料依舊是穩定的，而且是室溫超導的，可能這個材料用途就很高了。所有的能夠用到電和磁的地方，我們都可以用上超導材料。”
3.“室溫超導”能夠帶來多高的商業利益？
“室溫超導”帶來的商業利益有多高？羅會仟表示，這一前景目前“沒法判斷”。“其實還遠著，至少從今天來看，它最多是有一些基礎研究的價值，只是證明我們有希望，但是希望要多久，其實可能是幾年、幾十年甚至一百年都有可能。我的判斷是，這個技術所謂的顛覆性，不會一下子來得那麼快。”他表示，基礎科研和應用科研差距很大，此項研究是基礎科研，意義在於探索和發現。
羅會仟長期從事高溫超導機理的基礎科研，目前已發表論文160余篇，他在鐵基超導體中的量子臨界、自旋共振、電子向列漲落等前沿方面取得了不少進展。基於自己在科研工作中的感受，他告訴紅星新聞記者：“如果你整天只盯著這個東西一定要有什麼用的話，對做基礎科研的科學家來説是非常痛苦的。”