硬气，论文被撤稿后，再发Nature！室温超导再次轰动全球！

2023年3月8日，纽约罗切斯特大学的物理学家Ranga Dias教授在《Nature》上以“Evidence of near-ambient superconductivity in a N-doped lutetium hydride”为题发表了关于室温超导的最新研究成果，用氮掺杂的氢化镥制成的材料，混合钻石对顶砧装置中。研究表明在约294 K（21℃）的温度下，这种材料似乎失去了任何对电流的阻力。但仍然需要10 kbar的压力，大约是我们大气压力的10000倍。但这远远低于在室温附近工作的超导体通常需要的数百万个大气压。如果得到证实，这将使该材料在实际应用中更有希望。如果这一成果获得证实，或将预定诺奖。

其实，早在2020年10月14日，《Nature》就亮点报道了Ranga Dias教授的研究成果，首次实现了 “室温超导”，这篇论文引发了全球轰动。然而，在2022年9月26日，《Nature》不顾该论文的全部九位作者极力反对，决定撤稿。当天的新闻栏目报道称该研究存在严重问题。

接下来，让小编带着你一起回顾一下之前的“撤稿风波”以及新研究内容的最新解读。 室温超导简介 1911年，Onnes等人首次发现，在温度冷却到4K（-269°C）以下时，水银的电阻会变为0。Onnes将其命名为 “超导”，寓意“超级导电。

这也是世界上首次发现超导现象，Onnes更是凭此获得了1913年的诺贝尔物理学奖。在接下来的一百多年中，科学家们不断发现各种类型的超导材料，目前已知的超导材料种类多达成千上万，其中包括单质金属、合金、金属间化合物、过渡金属硫族化合物/磷族化合物，甚至还有有机化合物等。 尽管超导体已经在MRI核磁成像、粒子加速器和量子计算等领域得到了应用，但是它们必须被冷却到极低的温度才能实现超导状态。

这意味着在实际应用中，我们需要依赖昂贵的低温液体，如液氦，来维持低温环境。因此，超导应用的成本急剧增加，甚至维持低温的成本也远远超过材料本身的价值。 

一个世纪以来，科学家一直在寻求提高超导材料的临界温度。而实现室温超导更是物理学家们梦寐以求的目标！随着越来越多的超导材料被发现，最高临界温度的记录也在不断刷新，逐步向实现室温超导的目标迈进。 

质疑，数据重复不出来 

2020年10月14日，《Nature》封面就介绍了Ranga Dias教授课题组在室温超导领域的重大突破，该团队创造了C-S-H体系超导，跨过了零度（273K）这一节点，首次在约15℃温度下实现室温超导！（今日《Nature》里程碑：投稿到接收仅用10天，15℃，真正意义上的室温超导！）这一创纪录的突破代表着人类向着长久以来希望创造出具有最优效率电力系统的目标又迈近了一步。成果还成功入选《科学》评选的2020年十大突破。文章一经发表，立刻引发全球关注，同期Science发表了评论，赞叹“终于实现了室温超导”。

但是这个突破性的进展同样引发了很大的争议，学术界纷纷怀疑一些数据可能存在欺骗性行为。加州大学圣迭戈分校物理学家Jorge Hirsch更是对一些证据提出了质疑，尤其是一组磁场测量数据。他表示，自己要求查看基本数据的请求被作者拒绝了近1年。因此，在2021年8月，Jorge Hirsch在Nature上刊登了一篇文章，对原文中提出的氢化物是否存在超导性提出了质疑，他们无法重新复现实验结果。同时，据《Science》报道，在一篇同行评议论文中，Hirsch指责该研究结果“可能存在欺诈”。（年度最大科学谜团：轰动全球的室温超导翻车了？连发3篇Nature、Science关切!）接着，Nature赶紧在论文主页紧急添加了一个黄标。

在2022年1月，Hirsch在arXiv上再次发布了一篇质疑文章。他指出，该论文中证明材料具有超导性的证据是基于电阻和磁感应强度的测量。但是，通过彻底的数据分析后，实验结果表明文中报告的数据并非原始数据，也不是文章中描述的方法测量得到的，因此，这些结果自然而然也值得怀疑。 于是Nature在黄标部分再次申明，文中的数据处理方式和解释可能存在问题，并可能对文章的结论产生影响，建议读者在阅读论文时一定要谨慎。

撤稿 

2022年9月26日，尽管全部九位作者极力反对，Nature还是宣布调查结束并决定撤稿。当天的新闻栏目对此事件进行报道，称该研究存在严重问题。轰动一时的室温超导研究竟以一种不甚体面的方式惨淡收场。 

然而，这个事件并没有就此结束。由于“室温超导”的发现对科学界造成了巨大影响并获得了一系列奖项，Hirsch对撤稿的决定并不完全满意。他甚至到Dias的工作单位、资助机构乃至美国的科研主管部门都“告状”了一遍。最终，Dias被迫向Hirsch发出“休战书”，双方同意不在arxiv等平台争论。 

尽管如此，Dias等人对于撤稿的决定表示极大的不满，坚称他们的实验结果经受得住理论和实验的考验。Dias计划将磁性测量的原始数据以及背景扣除等信息添加到文章中，并重新提交该论文。此外，他和Salamat甚至成立了一家名为 “Unearthly Materials” 的公司，旨在探索可商业化应用的室温超导材料。 

不畏撤稿，再发Nature 

在最新一期《Nature》中，Ranga Dias教授制造了一种由99%的氢气和1%的氮气组成的混合气体，将其与纯镥样品放在一个反应室中，并让这些成分在392k反应两到三天。由此产生的镥-氮-氢化合物最初是一种 "有光泽的蓝色"。当这种化合物被压缩在一个钻石砧槽中时，发生了 "惊人的视觉转变"：在超导开始时从蓝色变成粉红色，然后变成明亮的红色非超导金属状态。实验表明在294 K和10 kbar压力下，三元镥-氮-氢化合物中存在超导性。

该实验证据得到的结果是由全4f壳层与氮的电子贡献和化学压力相结合所促成的。这种组合促进了氮掺杂的氢化镥的Tc和压力稳定性进入近环境体系。对超导性的测量是通过观察零电阻、零场和场冷却时的交流磁感应强度和直流磁感应强度、磁化M-H曲线、热容量、电压-电流（V-I）曲线以及基于金兹堡-朗道（GL）模型的约88特斯拉的上临界磁场下Tc的降低。为了探索该化合物的组成和结构，作者进行了元素分析、EDX测量、XRD、拉曼光谱以及密度泛函理论（DFT）模拟。

图1：在近环境压力下镥-氮-氢的超导性

图2：镥-氮-氢系统的温度依赖性和场依赖性电阻和V-I行为。

图3：磁化率

图4：超导镥-氮-氢系统的比热容测量 

如今诞生的又一全新世界纪录，标志着科学家实现室温超导的步伐正在加快，也代表着我们距离跨入无电力损耗的全新时代更进了一步。室温超导梦，不再遥远！我们拭目以待!