2022年,在一次规模和影响都不算大的学术会上,来自罗彻斯特大学的Ranga Dias团队报告了一个神奇的发现:他们合成了一种新金属氢化物材料,在并不算严苛的压力条件下,就能实现超导。
2023年3月,美国物理学会三月会议(APS March Meeting)上,来自罗彻斯特大学的Ranga Dias团队做了一些引起轰动的报告,包括Ranga Dias本人在内,他以及团队成员分别从不同方向报告了这一工作,这次给出的内容更加详实:一种三元氢化物(镥-氢-氮),能在21℃、1GPa(1万个大气压)下,实现超导。
Dias的研究经历也不断被扒出:曾经轰动一时的金属氢以及它离奇消失的事情,登上《Nature》封面又被撤稿的事情,和理论物理大神Jorge Hirsch的“对峙”……可以说,一番操作下,整件事的八卦属性被拉满了。而北京时间3月9日凌晨,Dias团队的论文在《Nature》上的正式发表,更是给大家带来了新的刺激。
他的发现究竟是什么?是真是假?同行们多久能完成重复验证?如果是真的,会带来技术革命吗?以及,我是不是该买点超导材料的股票了?(大雾)满脑子的疑问和期待,大院er请中国科学院物理研究所从事高温超导机理研究的罗会仟老师为大家解答。
问题一:Ranga Dias团队具体发现了什么?为什么能引起这么大的轰动?他们合成了一种“镥-氢-氮”的三元化合物,并声明它是“近常压”的室温超导材料。这里有两个点,一个是“室温”,一个是“近常压”。我们逐个来说。
问题二:此前有被撤稿经历,这次的论文为什么依旧能发表在《Nature》上?这篇文章我也进行了学习,应该说,还是有一些令人惊讶之处。严格来说,判断一个材料是否属于超导体,必须有两个独立的电磁特性判据:1.是否具有绝对零电阻;2.是否具有完全抗磁性。这就意味着要证明一种材料是超导体,要拿出绝对零电阻和完全抗磁性两方面的证据。
问题三:其他实验室能对这项工作进行重复吗?大概需要多久?虽然论文中只告诉大家这种“神奇”材料由“镥-氢-氮”三种元素构成,也给出了可能的材料结构,但并没有讲具体制备方法,这意味着合成材料确实会有一定的挑战,特别是氮这个元素的加入,导致它和传统的稀土氢化物不太一样。
问题四:如果研究被证实是可重复的,这种材料将带来哪些变革?如果这个工作被证实是可重复的,是真的,那确实对超导界会有比较大的“冲击”。从1911年超导现象被发现至今,已过百年,寻找可使用的超导体是超导领域一直以来的梦想。
问题五:应用条件这么苛刻,超导材料的应用还有戏吗?其实说到超导材料的应用,范围是非常广泛的,生活中也已经有了不少。前边提到过,超导有两个基本的现象,绝对的零电阻和完全的抗磁性。所以在我们所知道的能用到电和磁的地方,都有很强的应用。
问题六:“AI for Science”背景下,人工智能对超导领域的影响正在发生。在Dias的研究中,我们也看到了AI的身影,这也是现在科研的趋势。以前我们找新的超导材料,基本上都是“盲目”瞎试,其他领域的人评价我们说,“你们做超导材料就是‘炒菜’,就把几个元素混一混调一调,看它能出来什么样的一个稳定结构,然后再看它能不能超导。”
写在最后:学术圈也在追求“大新闻”吗?回顾这次事件的全过程,无论是学术出版方还是新闻媒体的做法,不管是论文在《Nature》上线的时间,还是APS会议现场“不允许提问”的奇特要求,似乎都有“博眼球”的嫌疑。