Волшебный материал, который мог бы легко проводить электричество при комнатной температуре, вероятно, изменил бы цивилизацию, восстанавливая энергию, которая иначе терялась бы из-за электрического сопротивления, и открывая возможности для новых технологий.
Тем не менее заявление о существовании такого сверхпроводника при комнатной температуре, опубликованное в марте в престижном журнале Nature, вызвало у некоторых сомнения и даже подозрения в том, что результаты были сфабрикованы.
Но теперь группа исследователей из Иллинойского университета в Чикаго сообщает, что они подтвердили важное измерение: кажущееся исчезновение электрического сопротивления.
Этот результат не доказывает, что материал является сверхпроводником при комнатной температуре, но может побудить других ученых присмотреться к нему поближе.
Ранга П. Диас, профессор машиностроения и физики в Университете Рочестера в Нью-Йорке и ключевая фигура в первоначальном исследовании, сообщил, что материал оказался сверхпроводником при температурах до 70 градусов по Фаренгейту — намного теплее. чем другие сверхпроводники — при сжатии под давлением 145 000 фунтов на квадратный дюйм, что примерно в 10 раз больше, чем на дне самых глубоких впадин океана.
Высокое давление означает, что материал вряд ли найдет практическое применение, но если открытие окажется правдой, оно может указать путь к другим сверхпроводникам, которые действительно работают в повседневных условиях.
Заявление было встречено скептически, потому что вокруг доктора Диаса возникло несколько научных споров, а другие ученые, пытавшиеся воспроизвести результаты, не смогли обнаружить никаких признаков сверхпроводимости.
Доктор Диас основал компанию Unearthly Materials для коммерциализации исследования, собрав 16,5 миллионов долларов в виде финансирования от инвесторов.
Новые измерения, представленные в препринте, опубликованном в этом месяце, исходят от группы под руководством Рассела Дж. Хемли, профессора физики и химии Иллинойского университета в Чикаго. Доктор Хемли отказался от комментариев, поскольку статья еще не была принята научным журналом.
Тем не менее, он хорошо известен в этой области, и его отчет может привести к более позитивному пересмотру заявлений доктора Диаса о сверхпроводимости.
«Некоторых это может убедить», — сказал Джеймс Дж. Хэмлин, профессор физики Университета Флориды, который постоянно критиковал исследования доктора Диаса. — Это заставляет меня думать, что в этом что-то есть.
Материал доктора Диаса состоит из лютеция, серебристо-белого редкоземельного металла, а также водорода и небольшого количества азота. Используя образец, предоставленный доктором Диасом, лаборатория доктора Хемли провела независимые измерения электрического сопротивления при охлаждении материала под высоким давлением.
Доктор Хемли и его коллеги наблюдали резкое падение электрического сопротивления материала. Хотя это происходило при температуре до 37 градусов по Фаренгейту, что примерно на 30 градусов ниже, чем описал доктор Диас, это все равно было бы теплее по сравнению с другими сверхпроводниками. Температуры перехода варьировались в зависимости от того, насколько сильно был сжат материал.
«Они провели измерения электрического сопротивления, чтобы подтвердить наши результаты», — сказал доктор Диас в интервью. «Он показывает зависимость температуры перехода от давления, что очень хорошо согласуется с тем, что мы сообщали в нашей статье в Nature в марте».
Измерения доктора Хемли не являются доказательством сверхпроводимости. Возможно, этот материал просто очень хороший проводник, а не сверхпроводник.
В отчет не вошли измерения, чтобы определить, есть ли внутри нулевые магнитные поля. Это явление, известное как эффект Мейснера, считается окончательным доказательством существования сверхпроводника.
Некоторые из более ранних статей доктора Диаса вызвали горячие споры. Критики, в том числе доктор Хэмлин, говорят, что иногда упускались важные детали того, как обрабатывались данные экспериментов. Журнал Nature даже отозвал статью, опубликованную в 2020 году, в которой было сделано более раннее заявление о сверхпроводнике, несмотря на возражения доктора Диаса и других авторов, утверждающих, что выводы остаются в силе.
Доктор Хэмлин также указал, что некоторые части докторской диссертации доктора Диаса в Университете штата Вашингтон в 2013 году были практически дословно скопированы из работ других ученых, включая собственную докторскую диссертацию доктора Хэмлина.
Доктор Диас признает, что копировал работы других людей в своей диссертации, говоря, что он должен был включить цитаты. Он отрицает научные нарушения в своих более ранних работах.
«Я никогда сознательно или преднамеренно не занимался плагиатом чьей-либо научной работы», — сказал д-р Диас. «Это была оплошность».
Результаты исследования группы доктора Хемли доказывают, что доктор Диас действительно обнаружил что-то новое в материале лютеций-водород-азот.
Лилия Боэри, профессор физики Римского университета Ла Сапиенца, сказала, что очевидно, что это не было повторением научного скандала, случившегося два десятилетия назад, когда выяснилось, что Дж. Хендрик Шон, исследователь из Bell Labs в Нью-Джерси, изложил свои данные, заявив о серии прорывных открытий.
«Это совершенно другая история в том смысле, что он наверняка что-то произвел и что-то измерил», — сказал доктор Боэри о докторе Диасе.
Но, добавила она, «действительно неясно, является ли это признаком сверхпроводимости или просто он нашел какую-то интересную электронную передачу».
В последние годы материалы, известные как гидриды, оказались многообещающими в поисках сверхпроводников, работающих при более высоких температурах, хотя до сих пор все они требовали сокрушительного давления. Доктор Диас сказал, что именно гидриды привели его к смеси лютеция, водорода и азота.
Однако д-р Боэри сказал, что в то время как другие гидриды соответствуют стандартной теории сверхпроводимости, вещество д-ра Диаса не соответствует.
Более ранняя статья доктора Хемли вместе с Адамом Денчфилдом, аспирантом физики Иллинойского университета в Чикаго, и Хёвон Пак, доцентом физики того же университета, пытается объяснить, почему, говоря, что исследователи упустили из виду тонкости в электронной структуре соединения лютеций-водород-азот, что могло бы объяснить более высокую температуру сверхпроводимости.
Они предполагают, что элементы в материале доктора Диаса могут иметь различные структуры. Наиболее распространенная структура может быть ответственна за изменение цвета и другие наблюдаемые свойства, в то время как сверхпроводящие токи протекают через меньшее количество другой структуры в соединении. Это могло бы объяснить, почему не все образцы, даже не все, созданные в лаборатории доктора Диаса, являются сверхпроводящими.
Но доктор Боэри не поколеблется.
«Теоретические аргументы совершенно странные, — сказала она. Д-р Боэри сказал, что материал с высокой температурой сверхпроводимости, по крайней мере, такой, который соответствует традиционной теории, требует очень жесткой решетчатой структуры, которой этот материал не обладает, и в статье этот вопрос не обсуждается.
Ева Зурек, профессор химии в Университете Буффало, которая сотрудничала с доктором Хемли и доктором Диасом в других проектах, сначала была настроена скептически, но теперь частично изменила свое мнение.
Численное моделирование сверхпроводников включает упрощение расчетов. В статье доктора Хемли утверждается, что расчеты должны выполняться несколько иначе, и когда группа доктора Зурека попробовала эти модификации, они пришли к тем же результатам.
«Я понял, что это не невозможно», — сказал доктор Зурек. — Я бы не стал исключать сразу, скажем так.
