Beskrivning
I ett fullspäckat föredrag på tisdagseftermiddagen vid American Physical Societys årliga marsmöte i Las Vegas, Ranga Dias, en fysiker vid University of Rochester, meddelade att han och hans team hade uppnått en hundraårig dröm på området: en supraledare som arbetar vid rumstemperatur och nästan rumstryck. Intresset var så stort för presentationen att säkerhetspersonal stoppade inträdet till det överfulla rummet mer än femton minuter före föredraget. De kunde höras skjuta bort nyfikna åskådare strax innan Dias började tala.
Resultaten, publicerad idag i Natur, tycks visa att en konventionell ledare - ett fast ämne som består av väte, kväve och den sällsynta jordartsmetallen lutetium - omvandlades till ett felfritt material som kan leda elektricitet med perfekt effektivitet.
Medan tillkännagivandet har hälsats med entusiasm av vissa forskare, är andra mycket mer försiktiga och pekar på forskargruppens kontroversiella historia av påstådda forskningsbrott. (Dias förnekar bestämt anklagelserna.) Reaktioner från 10 oberoende experter som kontaktats av Quanta allt från ohämmad upphetsning till rent avskedande, där många av experterna uttryckte någon version av försiktig optimism.
Tidigare har supraledning endast observerats vid kyliga temperaturer eller krossningstryck - förhållanden som gör dessa material opraktiska för länge eftersträvade applikationer som förlustfria kraftledningar, svävande höghastighetståg och prisvärda medicinska bildapparater. Den nysmidda föreningen leder ström utan motstånd vid 21 grader Celsius (69.8 grader Fahrenheit) och vid ett tryck på cirka 1 gigapascal. Det är fortfarande mycket tryck - ungefär 10 gånger trycket på den djupaste punkten i Marianerna - men det är mer än 100 gånger mindre intensivt än det tryck som krävdes i tidigare experiment med liknande material.
"Om det visar sig vara korrekt, är det möjligen det största genombrottet i supraledningshistorien," sa James Hamlin, en fysiker vid University of Florida som inte var involverad i arbetet. Om det är sant, sa han, "är det en omvälvande, banbrytande, mycket spännande upptäckt." Men incidenter som involverar teamets tidigare arbete – inklusive men inte begränsat till ett påstående om supraledning nära rumstemperatur som publicerades i Natur 2020 och drogs tillbaka i slutet av förra året — har kastat en skugga över dagens tillkännagivande. "Det är svårt att inte undra om några av samma problem som har försvunnit i tidigare arbete också finns i det nya arbetet," sa Hamlin.
Att träffa alla riktmärken
I mer än ett sekel har forskare vetat att kylning av de flesta metaller till temperaturer inom några få grader av absolut noll leder till en dramatisk metamorfos. Runt denna "kritiska temperatur", som varierar från ett material till ett annat, parar sig elektroner och bildar en typ av kvantvätska. När detta händer, studsar elektroner inte längre in i atomer i materialet - interaktioner som genererar motstånd - vilket gör att de kan flöda utan energiförlust.
Det övergripande målet för forskning om supraledning sedan dess har varit att höja den kritiska temperaturen.
I decennier har fysiker gjort stegvisa framsteg och stadigt höjt den kritiska temperaturen genom att testa olika kombinationer av element. En lovande klass av material, känd som hydrider, uppstod under de senaste åren. Hydrider är föreningar som kombinerar fjädervikt väte med tyngre atomer som svavel eller metaller. Ju mer väte, desto bättre för supraledning, tror fysiker. Forskare lägger ibland till en dammning av andra atomer, såsom kol eller kväve, för att ytterligare finjustera dess egenskaper. Den första supraledande hydriden, rapporteras i 2015, träffade sin övergång vid runt minus 70 grader Celsius och 155 gigapascals tryck (närmar sig hälften av jordens kärna). Inom tre år, samma grupp och annan båda piskade upp ännu mer väterika "superhydrid"-material som kunde supraledning så högt som minus 13 grader Celsius och vid 190 gigapascal.
Den nya studien raserar alla tidigare rekord. Under de senaste åren har Dias team arbetat med en superhydrid baserad på lutetium. För att producera ett prov skulle teamet bada en tunn film av lutetium i en parfym av 99 % väte och 1 % kväve medan de gräddade den i några dagar vid 200 grader Celsius. En diamantstädcell skulle sedan komprimera provet vid 2 gigapascals tryck. Teamet skulle sedan gradvis lossa städet medan de testade provet för supraledande egenskaper. Dias sa att av hundratals producerade prover kunde de observera supraledning i dussintals prover även efter att trycket sänkts till cirka 1 gigapascal.
För att demonstrera supraledning slog teamet tre riktmärken i läroboken. Vid den kritiska temperaturen visade de ett fall i motstånd och en topp i en egenskap relaterad till hur lätt ett material värms upp. Teamet lyckades också direkt mäta utdrivningen av ett magnetiskt fält från proverna - en entydig signatur för supraledning som kallas Meissner-effekten som aldrig tidigare har demonstrerats på ett övertygande sätt i en superhydrid. Märkligt nog skiftade provet också i färg från blått till rosa till rött i synk med dess fasförändringar.
Tidningens plot är precis vad forskare letar efter när de testar supraledning. De starka bevisen hänför många forskare som har ägnat decennier åt att leta efter material som kan föra fenomenet närmare vardagliga förhållanden.
"Jag är verkligen exalterad över att se resultatet. Och jag tvivlar inte på något sätt att det de observerar är vad det är”, sa Siddharth Saxena, en fysiker vid University of Cambridge som inte var involverad i det nya arbetet. Eva Zurek, en teoretisk kemist vid universitetet i Buffalo som ofta kommunicerar med Rochester-gruppen men som inte heller var inblandad i forskningen, sa att ett material som supraleder under dessa förhållanden "skulle påverka varje aspekt av vårt liv på ett sätt som vi inte kan föreställa oss." Hamlin håller med om att demonstrationen "är en tour de force av alla typer av mätningar du skulle vilja se på det här materialet, som producerar exakt den typ av data du skulle hoppas att se."
En orolig historia
Ändå insisterar Hamlin och andra forskare på att gruppens förflutna kräver att dagens historiska påståenden möts med historiska nivåer av granskning.
"Det finns många bevis för supraledning här om du tar det till nominellt värde", säger Jorge Hirsch, fysiker vid University of California, San Diego. "Men jag tror inte på något av vad dessa författare säger. Jag är inte såld alls.”
Hirsch sa att hans misstro härrör från en lång historia av anklagelser om forskningsbrott mot tidigare och nuvarande medlemmar i gruppen, varav många har han tryckt på. Senast 2020 publicerade Dias och hans medförfattare en studie av en kolhaltig svavelhydrid (CSH) som slog sin kritiska övergång vid cirka 14 grader Celsius (57.2 grader Fahrenheit) och 267 gigapascal. Nästan omedelbart upptäckte en handfull experter ovanliga mönster i data som användes för att verifiera materialets svar på magnetfält. När Dias och hans frekventa medarbetare, Ashkan Salamat, en fysiker vid University of Nevada, Las Vegas släppte sina rådata ett år senare i form av en 149-sida dokument, de detaljerade en ovanlig och komplicerad metod för att eliminera bakgrundsmagnetiska störningar - en som de sa var nödvändig för att de skulle upptäcka det lilla magnetfältet som avvisades av det lilla provet. Denna metod var oförenlig med hur de hade beskrivit proceduren i den ursprungliga uppsatsen, som ledde Natur att utfärda ett återkallande i september förra året.
Hirsch och andra fysiker hävdar att missförhållandena går utöver en vilseledande sammanblandning av den magnetiska bakgrunden. I september, Hirsch och Dirk van der Marel, professor emeritus vid universitetet i Genève, publicerat ett påstående att det som Dias och Salamat hade släppt som rå CSH-data faktiskt härrörde från den publicerade datan. "[Vi] bevisade i princip matematiskt att rådata inte mäts i laboratoriet; de är påhittade”, sa Hirsch. Hamlin frisläppt oberoende en förtryck i oktober förra året och hävdade att den elektriska resistivitetsdatan också verkade ha behandlats på ett hemligt sätt - ett nytt påstående ovanpå problemet som ledde till 2022 års tillbakadragande.
Beskrivning
Dias försvarar sitt arbete med kraft. Under månaderna efter tillbakadragandet har Dias genomfört ytterligare experiment på CSH-materialet vid Argonne och Brookhaven National Laboratories. I dessa bjöd han in oberoende forskare att observera materialets supraledande övergång. Han lämnade nyligen in en nytt manuskript till Natur som upprepar påståendet om högtemperatursupraledning i CSH med stränghet, insisterar han på kommer att skingra tidigare anklagelser.
"Vittnen till vårt arbete intygade vår upptäckt. Vi har visat att CSH arbetar för att uppnå supraledning, liksom "reddmatter", sa Dias, med hänvisning till gruppens informella, Star Trek–inspirerat namn på det nya lutetiumbaserade materialet. "Du kan antingen tro på bevisen eller inte - men du kan inte ignorera det."
Nilesh Salke, en fysiker vid University of Illinois, Chicago som hjälpte till med de nya mätningarna och inte var involverad i 2020 års forskning, sa att "det nya arbetet bekräftar supraledningsförmågan i CSH." Han kallade upptäckten av det nya lutetiummaterialet "anmärkningsvärt", och tillade att det är "en viktig milstolpe inom supraledningsområdet."
Ändå är CSH-papperet inte det enda relaterade arbetet under eld. En medförfattare till CSH-tidningen, Mathew Debessai, var den första författaren på en 2009 studie hävdar supraledning i ett tredje material, europium, som senare drogs tillbaka för att presentera ändrade data. (Dias var inte medförfattare till denna tidning.) Hirsch hävdar att i den publikationen "kopieras data och klistras in i en annan region." Övrigt har också hävdat att en del av uppgifterna i en annan av Dias senaste tidningar duplicerades från data som tagits medan teamet studerade ett helt annat ämne.
Dias förnekar bestämt alla anklagelser om fel och fortsätter att göra ansträngningar för att noggrant fastställa sina påståenden om att hitta supraledning vid vardagliga temperaturer och vad som räknas som nästan vardagligt tryck i högtrycksfysiksamhället. Han betonar att dagens papper som beskriver lågtryckssupraledning i lutetiummaterialet genomgick en ovanligt rigorös peer review-process som involverade flera omgångar av granskning under större delen av ett år. Dias sa också att han delade all sin rådata med Natur, och att det kommer att publiceras vid sidan av det nya resultatet. Flera oberoende experter uttryckte förtroende för Naturs förmåga att se till att resultatet blev så rigoröst som möjligt.
"Jag är ganska säker på att Natur Redaktör och recensenter måste ha grillat dem innan de gav en grön signal”, sa Salke.
"För mig är det svårt att föreställa sig en andra tillbakadragning," sa Mikhail Eremets, en fysiker vid Max Planck Institute for Chemistry i Tyskland som ledde upptäckten av hydridsupraledare. "Vi borde överväga det på allvar trots förhistorien."
Dias betonade att han och hans kollegor har varit helt transparenta under en utomordentligt noggrann granskningsprocess. "Den här gången gav vi allt", sa han. "Alla tekniker och allt. Granskarna hade tillgång till all data.”
Den anmärkningsvärda granskningsprocessen, när den läggs över en osäker historia, har lämnat vissa forskare i limbo. "Jag vet inte längre vad jag kan tro," sa van der Marel. "Det är hela problemet."
Konfirmation och handel
I slutändan kommer acceptansen från det bredare samfundet av forskare att ligga i händerna på andra labb. Kommer de att kunna reproducera materialet och bekräfta dess supraledande egenskaper? Det finns skäl att hoppas att ett svar kommer relativt snabbt.
Även om det bara finns en handfull grupper i världen som skulle kunna arbeta med de otroligt höga diamant-städtrycken som behövs för att se supraledning i CSH, finns det dussintals laboratorier som kan arbeta i det lutetiumbaserade materialets lägre trycksregimen, sa Hamlin. Dias sa att hans labb under de senaste månaderna har arbetat på ett sätt att ta bort diamantstädcellerna helt och hållet från processen, vilket kan ytterligare påskynda ansträngningarna för att bekräfta fyndet.
För att tillåta andra laboratorier att troget återge resultaten måste gruppen vara villig att dela hela sin rådatauppsättning tillsammans med detaljerade provberedningsmetoder, eller att skicka prover av sitt material till andra labb för att testa, säger Hamlin.
Tillgång utifrån kan dock inte uppfylla samhällets förhoppningar. Dias och Salamat har grundat en startup, Ojordiska material, som, Dias sade, har redan samlat in över 20 miljoner dollar i finansiering från investerare inklusive VD:arna för Spotify och OpenAI.* De har också nyligen ansökt om patent på lutetiumhydridmaterialet, vilket skulle avskräcka dem från att skicka ut prover. "Vi har tydliga, detaljerade instruktioner om hur vi gör våra prover," sa Dias. "Vi kommer inte att distribuera det här materialet, med tanke på den äganderättsliga karaktären hos våra processer och de immateriella rättigheter som finns." Han föreslog att "vissa metoder och processer" också är borta från bordet.
"Utan att bryta mot några IP-lagar delar vi gärna med oss av vad vi gjorde," sa Dias. "Det finns vissa begränsningar också, men jag tror att vi kan hitta något."
Redaktörens anteckning:
I ett föredrag 2021 anordnat av Sri Lanka Association for the Advancement of Science and publicerades senare på YouTube, sa Dias "Vi samlade nyligen in 20 miljoner dollar bara för att, du vet, fokusera på den vetenskapliga delen av detta. Och det här är investerarna som vi använde för den här typen av teknik." I det ögonblicket (43:25 i videon) visas en lista med namn på skärmen. Under kategorin märkt "Investerare (Serie A)" inkluderar namnen Sam Altman, vd för OpenAI, och Daniel Ek, medgrundare och vd för Spotify. Efter publiceringen av denna artikel berättade en representant för Dias för Quanta att det var "ambitiösa uttalanden", att företaget inte hade samlat in pengarna och att namnen som anges var potentiella investerare.
Rättelse: Mars 8, 2023
Den ursprungliga versionen av denna artikel identifierade Nilesh Salke som en postdoktor. I själva verket är han forskarassistent.
- SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
- Källa: https://www.quantamagazine.org/room-temperature-superconductor-discovery-meets-with-resistance-20230308/
- :är
- ][s
- $UPP
- 1
- 10
- 100
- 102
- 2020
- 2021
- 2022
- 70
- 8
- a
- förmåga
- Able
- Om oss
- Absolut
- AC
- godkännande
- tillgång
- Anklagelser
- Uppnå
- uppnås
- tvärs
- faktiskt
- Annat
- befordran
- prisvärd
- Efter
- mot
- Alla
- anklagelser
- påstådda
- tillåter
- vid sidan av
- redan
- amerikan
- och
- meddelade
- Tillkännagivande
- årsringar
- Annan
- svara
- STÄD
- visas
- syntes
- tillämpningar
- tillämpas
- närmar sig
- ÄR
- runt
- Artikeln
- AS
- aspekt
- Assistent
- Förening
- At
- Författaren
- Författarna
- bakgrund
- bakning
- baserat
- I grund och botten
- BE
- innan
- började
- tro
- riktmärken
- Bättre
- Bortom
- störst
- Blå
- Studsa
- Breaking
- genombrott
- föra
- Bringar
- Buffalo
- by
- kalifornien
- kallas
- cambridge
- KAN
- kan inte
- kapabel
- kol
- Kategori
- försiktig
- Celler
- Celsius
- Århundrade
- VD
- vD: ar
- Förändringar
- kemi
- chicago
- patentkrav
- hävdar
- hävdar
- klass
- klar
- närmare
- Medförfattare
- Medgrundare
- kollegor
- färg
- kombinationer
- kombinera
- komma
- samfundet
- företag
- fullständigt
- komplicerad
- sammansatt
- Luktämne
- villkor
- genomfördes
- ledande
- dirigent
- beteenden
- förtroende
- Bekräfta
- Tänk
- med tanke på
- fortsätter
- kontroversiell
- konventionell
- Kärna
- kunde
- kritisk
- nyfiken
- Aktuella
- Daniel
- datum
- datauppsättning
- Dagar
- årtionden
- djupaste
- demonstrera
- demonstreras
- Härledd
- beskriven
- detaljerad
- enheter
- Diamant
- DID
- diego
- olika
- svårt
- direkt
- Upptäckten
- distribuera
- inte
- tvivlar
- dussintals
- dramatiskt
- drömmen
- Drop
- under
- redaktör
- effekt
- effektivitet
- ansträngningar
- antingen
- el
- elektroner
- element
- eliminera
- dykt
- betonade
- energi
- entusiasm
- Hela
- helt
- inträde
- etablera
- Även
- Varje
- dagliga
- allt
- bevis
- exakt
- exciterade
- Spänning
- spännande
- experter
- utomordentligt
- Ansikte
- Höst
- långt
- få
- fält
- Fält
- Film
- finna
- natur
- Förnamn
- florida
- flöda
- Fokus
- efter
- För
- kraft
- formen
- Grundad
- frekvent
- från
- finansiering
- ytterligare
- generera
- genever
- Tyskland
- Ge
- Målet
- Går
- kommer
- Grön
- hälsade
- banbrytande
- Grupp
- Gruppens
- Hälften
- näve
- händer
- händer
- lyckligt
- Hård
- Har
- här.
- Hög
- historiska
- historia
- Träffa
- hoppas
- hoppas
- Hur ser din drömresa ut
- How To
- html
- HTTPS
- Hundratals
- Hydrering
- i
- identifierade
- Illinois
- Imaging
- blir omedelbart
- Inverkan
- med Esport
- in
- innefattar
- Inklusive
- oerhört
- oberoende
- oberoende av
- informell
- Institute
- instruktioner
- intellektuella
- immateriella rättigheter
- interaktioner
- intresse
- För Investerare
- involverade
- IP
- fråga
- IT
- DESS
- jpg
- Snäll
- Vet
- känd
- lab
- laboratorium
- Labs
- LAS
- Las Vegas
- Efternamn
- Förra året
- Sent
- Lagar
- skiktad
- Led
- nivåer
- livet
- tycka om
- begränsningar
- Begränsad
- rader
- Lista
- Noterade
- Lång
- längre
- se
- förlust
- Lot
- gjord
- Magnetiskt fält
- göra
- förvaltade
- sätt
- många
- Mars
- Materialet
- material
- matematiskt
- max
- mäta
- mätningar
- medicinsk
- medicinsk bildbehandling
- möte
- möter
- Medlemmar
- metall
- Metaller
- metod
- metoder
- metoder
- milstolpe
- miljon
- minuter
- misstro
- ögonblick
- pengar
- månader
- mer
- mest
- multipel
- namn
- namn
- nationell
- Natur
- nödvändigt för
- behövs
- NEVADA
- Nya
- observera
- oktober
- of
- on
- ONE
- OpenAI
- Optimism
- Organiserad
- ursprungliga
- Övriga
- Övrigt
- utanför
- packad
- Papper
- del
- Tidigare
- patent
- mönster
- Topp
- jämlikar
- perfekt
- Parfym
- Personal
- fas
- Fenomenet
- fysisk
- Fysik
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- Punkt
- möjlig
- posted
- kraft
- presentation
- tryck
- pretty
- föregående
- Problem
- problem
- process
- processer
- producera
- producerad
- Professor
- Framsteg
- progressivt
- lovande
- egenskaper
- egenskapen
- Äganderätter
- proprietary
- visat
- Offentliggörande
- publicerade
- Quantamagazin
- Quantum
- snabbt
- höja
- insamlat
- höja
- Raw
- rådata
- reaktioner
- skäl
- senaste
- nyligen
- register
- Red
- om
- regim
- region
- relaterad
- relativt
- frigörs
- anmärkningsvärd
- ta bort
- representativ
- Obligatorisk
- Kräver
- forskning
- forskaren
- forskare
- Resistens
- respons
- resultera
- Resultat
- översyn
- rättigheter
- rigorös
- Rum
- ungefär
- omgångar
- Nämnda
- Sam
- Samma
- San
- San Diego
- Vetenskap
- vetenskapsmän
- screen
- söka
- Andra
- säkerhet
- September
- Serier
- Serie A
- in
- skugga
- Dela
- delas
- Kort
- Inom kort
- skall
- show
- Signal
- liknande
- eftersom
- Small
- So
- säljs
- fast
- några
- något
- tala
- fart
- spent
- trots
- Spotify
- Sri Lanka
- start
- uttalanden
- stjälkar
- Fortfarande
- slutade
- stark
- starkt
- Läsa på
- Studerar
- lämnats
- substans
- sådana
- supra~~POS=TRUNC
- bord
- Ta
- Diskussion
- grupp
- tekniker
- Teknologi
- testa
- Testning
- lärobok
- den där
- Smakämnen
- världen
- deras
- Dem
- teoretiska
- Dessa
- Tänk
- Tredje
- tre
- tid
- gånger
- till
- i dag
- dagens
- Tour
- tåg
- transformerad
- övergång
- transparent
- sann
- Tisdag
- Osäker
- under
- universitet
- University of California
- Universitetet i Cambridge
- ovanlig
- värde
- VEGAS
- verifiera
- version
- Video
- värmer
- Sätt..
- sätt
- VÄL
- Vad
- som
- medan
- VEM
- bredare
- Bredare gemenskap
- kommer
- beredd
- med
- inom
- Arbete
- träna
- arbetade
- arbetssätt
- fungerar
- världen
- skulle
- år
- år
- zephyrnet
- noll-