发文Nature！南大闻海虎团队推翻美室温超导

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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。而在论文初稿贴到预印本网站arXiv后不到两个月，南京大学教授闻海虎团队推翻美国室温超导研究的工作，于5月11日线上发表在国际期刊《自然》（ Nature）杂志上。

5月11日，研究成果以《LuH2±xNy中不存在近环境超导现象(Absence of near-ambient superconductivity in LuH2±xNy)》为题，发表在《自然》期刊上。

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14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。”

《自然》杂志本来打算将这篇论文作为Matter Arising Argument （冲突的争辩）发表，然而闻海虎团队在回复3个审稿人的审稿意见过程中，又补充了很多高品质的数据、文章内容变得丰富多彩，因此《自然》编辑讨论后决定最终以研究论文的形式发表。

“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。“否定一项研究比证明一项研究更难，因为需要从多角度证明你所研究的样品与被质疑的物件样品是几乎一致的。另外要使用精细的测量、大量的数据和分析来进行论证。”

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。