2020年10月14日，科學界出了個超級重磅的大新聞！美國羅切斯特大學物理學家Ranga P. Dias的團隊在Nature雜誌上發表了一篇論文，宣布發現了一種碳質硫氫化物（CSH），首次實現高壓15℃的室溫超導，成果直接給安排到了當期封面上，還成功入選《科學》評選的2020年十大突破。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2801-z超導材料的從業者在慶祝圓夢，幾乎全世界做高壓實驗的研究人員都在進行重複實驗，做理論的也都在嘗試解釋室溫超導的原理，但壞消息來了。2021年8月，Nature上刊登了一篇文章，加州大學聖地亞哥分校理論物理學家Jorge Hirsch對原文中提出的氫化物是否存在超導性提出了質疑，他們無法重新復現實驗結果。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03595-zNature趕緊在論文主頁緊急添加了一個黃標。2022年1月，依然是Hirsch在arXiv上又上傳了一篇質疑文章，說論文中證明材料具有超導性的證據是基於電阻和磁感應強度的測量，經過徹底的數據分析之後，實驗結果表明文中報告的數據並非原始數據，也不是文章中描述的方法測量得到的，所以結果自然而然也值得懷疑。論文鏈接：https://arxiv.org/abs/2201.07686於是Nature在黃標部分再次申明，文中的數據處理方式和解釋可能存在問題，並可能對文章的結論產生影響，建議讀者在閱讀論文時一定要謹慎。2022年9月26日，Nature宣布調查結束，不顧論文中全部九位作者的極力反對，決定撤稿。並在當天的新聞欄目對該事件進行報道，稱該研究有嚴重問題。截止今日，該篇文章已經被引用了336次，還是高被引和熱點論文。 但作者團隊並不認同論文存在問題，還成立了一家新公司將產品進行商業化，所以論文裡的科技狠活還存在未公開的秘密？室溫超導只是夢幻泡影？超導體（superconductor）是指在特定溫度下，電阻為0的導體，而且此時超導體完全抗磁性（劃重點）。造出超導體不是難題，難的是在溫度較高時，仍然保持超導特性，如果溫度問題不解決，超導體的使用成本就很難降下來，應用場景也會極為受限。一旦成功研製室溫超導體，就可以實現無損運輸的電網，以及為磁共振成像機器、磁懸浮鐵路、原子粉碎機和聚變反應堆提供廉價磁鐵。所以當2020年這篇Nature論文宣布成功研製「室溫超導體」時，全世界的從業者都感到十分興奮。理論上來說，在承受比地球中心更大壓力的情況下，氫可以被看作是一種超導金屬。如果再向氫中加入其他元素，也就是形成氫化物結構可以增加「化學壓力」，從而可以減少對外部壓力的需求，在擁有金剛石壓砧（對毫米級以下的物體加壓）的小型實驗室中能夠輕鬆達到超導特性。羅馬薩皮恩扎大學的理論物理學家Lilia Boeri表示，氫化物是一種在稍低壓力下的金屬氫的實現。2015年，德國普朗克研究所的物理學家Mikhail Eremets研究組在Nature上發表了一篇論文，使用氫和硫的混合物在203K （-70°C）的情況下實現超導，直接刷新了超導的溫度紀錄。雖然這次實驗結果還遠遠沒有達到室溫，但比大多數超導材料的超導臨界溫度都要高了。一些理論家認為，或許可以在混合物中加入第三種元素使材料能夠更接近正常環境的壓力或室溫，具體哪種元素管用算是留給研究人員的一個變量。2019年，MikhailEremets再次將超導體的臨界溫度提升到了250K2020年，也就是這篇飽受爭議的Nature論文，羅切斯特大學物理學家Ranga P. Dias向材料中加入了碳元素，並把碳氫硫混合物裝載到金剛石壓砧中進行粉碎，在加壓的狀態下，用激光加熱樣品發生化學反應，最後創造出一種全新的物質。實驗結果報告顯示，在溫度為288K（約15°C）和壓力為267GPa（相當於大氣壓的260萬倍，大約是地球中心壓力的75%）時，該材料的電阻急劇下降甚至消失。但僅僅是電阻下降還不夠，實驗中還證明了該超導體滿足了另一個關鍵特性：當材料超過臨界溫度時，具有完全的抗磁性，即不受外界磁場的影響。正是抗磁性相關的實驗數據，讓這篇論文備受質疑。科學與質疑越是顛覆傳統的研究成果，引來的關注越大，受到的爭議也越多。美國加州大學聖地亞哥分校理論物理學家Jorge Hirsch一直看不慣氫化物超導性的說法，近兩年也一直在發文對該項工作表示質疑，並提出指控，文章中的數據可能是捏造的！因為Dias公布的數據可以由一個「光滑的多項式曲線」表示出來，而在實驗室幾乎不可能測量出這樣的完美曲線。因為材料是在金剛石壓砧上實現超導的，導線、樣品、巨大的壓力、來自金屬墊圈和其他實驗部件都會產生背景磁信號，所以在儀器里測量氫化物的磁感應強度是很難，有研究人員形容測量過程類似於「在太陽出來時看到一顆星星」。Dias採用的方法是減去一個「自定義」的背景信號，也就是假設了一個背景，而非實際測量出的背景信號，而且論文中沒有提供原始數據。作者團隊對此辯稱，依靠用戶定義的背景是高壓物理學的慣例，因為背景在實驗中很難測量。Hirsch還注意到這項工作與2009年《物理評論快報》的一篇關於高壓下銪的超導性的論文中的數據有可疑的相似之處，該研究與Nature雜誌的論文還有一個共同的作者，去年因為不準確的磁感應數據而被撤稿。Hirsch一直在arXiv上抨擊Dias的研究，以至於在2月份還暫時被arXiv封號過。他還向Dias所在的羅切斯特大學投訴，但該校在兩次調查中沒有發現任何科學不當行為的證據。本月，Hirsch和另一位批評者，日內瓦大學的凝聚態物理學家Dirk van der Marel共同發表了他們的研究結論，即Dias研究中的敏感性數據是有問題的。Marel對Nature的撤稿決定感到非常激動，終於不是只有他一個人相信文章存在嚴重的錯誤了。德國物理學家Eremets說，Dias的這項研究可能仍然是正確的，雖然他已經嘗試了至少6次來重複結果，都復現失敗了。儘管Dias的團隊已經分享了實驗的基礎數據，但說他們在細節方面不太願意透露，比如他們在碳硫氫化物中使用了什麼類型的碳。Eremets對Dias的新超導體是否經得起檢驗持懷疑態度，他表示「這怎麼可能呢？他把碰到的東西都變成了黃金」。但他相信，在艱難重複實驗的基礎上，將把氫化物的真正承諾從有疑問的說法中分出來，有耐心的科研人員將從有問題的說法中篩選出氫化物的真正前景。科學並不懼怕質疑，真相，遲早會到來。不過，Hirsch及其他批評者認為，撤稿的懲罰還是太輕了，會讓別人以為只是「意見分歧」，而不重視這次學術不端。作者：我沒造假！研究成果站在了風口浪尖，為了回應批評，作者團隊於2022年1月31日在arXiv上提供了論文中與磁化率測量有關的原始數據。但康奈爾大學量子材料物理學家Brad Ramshaw說，這篇文章里引入的新問題比解決的問題還多，從原始數據收集到發布數據的過程非常不透明。這次撤稿也不是一般地撤稿，在該論文的全部九位作者強烈反對的情況下，Nature雜誌的編輯們依然選擇了撤稿。Dias表示，我們堅持認為這項工作是正確的，在實驗上和理論上都得到了驗證。該項目的另一位作者，拉斯維加斯內華達大學的物理學家Ashkan Salamat表示，撤稿的原因並不包括質疑電阻降為零，也就是超導特性中最重要的部分。Salamat也表示對Nature編輯部的決策感到困惑和失望。Salamat還指出，Hirsch和Van der Marel並不是高壓物理學的實驗人員，他們的一些行為已經偏向於人身攻擊了，我們只是不想讓人們從遠處向我們扔泥巴。Dias還向兩位質疑者所在的加州大學舊金山分校的系主任和院長發出了停終（cease and desist）信。Dias團隊計劃在不做任何背景減法的情況下向Nature雜誌重新提交論文，他認為僅憑原始數據就可以顯示出磁感應強度的變化。Salamat說，歡迎同行們來他們的實驗室，觀察他們的方法和方案，我們的政策是很開放的。今年7月，研究團隊還發布了一份CSH材料的複製報告，但批評者仍然質疑這份報告的獨立性，因為它還是由Salamat和Dias領導復現的，其中包括許多與Nature論文相同的作者。論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/cc/d2cc03170a/unauth在今年夏天的一次會議上，Dias還提出了新的氫化物化合物超導性的想法，儘管他拒絕對這些說法發表評論，但他表示，我們已經從2020年的工作中走出來了。Salamat補充說，我們正處在高溫超導性新時代的懸崖邊上。面對質疑，Dias和Salamat並沒有放慢腳步，他倆共同創立了一家新公司Unearthly Materials，以追求商業化的室溫超導體。不過目前官網只有一張圖片和一個招聘郵箱，沒有關於公司的具體介紹。如果室溫超導體是假的，我希望是真的。如果是真的，那就太好啦！參考資料：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/9/486971.shtm
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