Углеродистый гидрид серы
| Идентификаторы | |
|---|---|
| Характеристики | |
| Ч Ч 8 С | |
| Молярная масса | 52.14 g·mol −1 |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Углеродистый гидрид серы ( CSH ) — потенциальный сверхпроводник , о котором было объявлено в октябре 2020 года лабораторией Ранги Диаса в Рочестерском университете в статье Nature , которая позже была отозвана. [1] Сообщалось, что температура перехода в сверхпроводимость составила 15 ° C (59 ° F) при давлении 267 гигапаскалей (ГПа), что сделало бы его самым высокотемпературным из обнаруженных сверхпроводников. [2] Статья подверглась критике из-за нестандартного анализа данных, ставящего под сомнение ее выводы. [3] [4] [5] [6] [7] а в сентябре 2022 года отозвал журнал Nature его . [8] В июле 2023 года вторая статья авторов была отозвана из Physical Review Letters из-за подозрения в фабрикации данных, а в сентябре 2023 года третья статья авторов о гидриде лютеция, легированном N, была отозвана из Nature . [9]
CSH представляет собой неохарактеризованное тройное полигидридное соединение углерода , серы и водорода с химической формулой, предположительно CH 8 S. Измерения при экстремальном давлении затруднены, и, в частности, элементы слишком легкие для рентгеновского определения кристаллической структуры. ( рентгеновская кристаллография ). [1]
Фон
[ редактировать ]До 1911 года все известные электрические проводники проявляли электрическое сопротивление из-за столкновений носителя заряда с атомами материала. Исследователи обнаружили, что в некоторых материалах при низких температурах носители заряда взаимодействуют с фононами в материале и образуют куперовские пары , как описано теорией БКШ . В результате этого процесса образуется сверхпроводник с нулевым электрическим сопротивлением. При переходе в сверхпроводящее состояние силовые линии магнитного поля вытесняются из внутренней части материала, что обеспечивает возможность магнитной левитации . Исторически было известно, что этот эффект возникает только при низких температурах, но исследователи потратили десятилетия, пытаясь найти материал, который мог бы работать при комнатной температуре. [10]
Синтез
[ редактировать ]Материал представляет собой тройное полигидридное соединение углерода , серы и водорода с химической формулой, предположительно CSH 8 . По состоянию на октябрь 2020 года молекулярная структура материала остается не охарактеризованной, поскольку экстремальное давление и используемые легкие элементы непригодны для большинства измерений, таких как определение рентгеновскими лучами. [1]
Сообщается, что материал был синтезирован путем сжатия метана (CH 4 ), сероводорода (H 2 S) и водорода (H 2 ) в ячейке с алмазными наковальнями и освещения зеленым лазером с длиной волны 532 нм. [1] Исходное соединение углерода и серы синтезируется в молярном соотношении 1:1 , формируется в шарики диаметром менее пяти микрон и помещается в ячейку с алмазной наковальней . Затем добавляют газообразный водород, систему сжимают до давления 4,0 ГПа и освещают лазером с длиной волны 532 нм в течение нескольких часов. Сообщалось, что кристалл нестабилен при давлении ниже 10 ГПа и может разрушиться, если оставить его на ночь при комнатной температуре. [1] Другие исследователи скептически отнеслись к тому, что такие материалы могут служить сверхпроводниками при комнатной температуре, поскольку отсутствие сингулярностей Ван Хова или подобных пиков в электронной плотности состояний более чем 3000 фаз-кандидатов исключает традиционную сверхпроводимость. [11]
Заявления о сверхпроводимости
[ редактировать ]О сверхпроводимости гидридов серы без углерода впервые сообщалось в 2015 году. [12]
14 октября 2020 г. была опубликована статья Эллиота Снайдера и др. из лаборатории Диаса была опубликована публикация, в которой утверждалось, что углеродистый гидрид серы является сверхпроводником при комнатной температуре . [1] Два года спустя документ был отозван. [13] [14] Заявления в статье включали сверхпроводящее состояние при температурах до 15 ° C (59 ° F), [15] [16] почти на 30 ° C (54 ° F) выше, чем у существующего рекордсмена по высокотемпературной сверхпроводимости . [2] [17] Утверждалось, что это состояние можно наблюдать только при очень высоком давлении в 267 ГПа (38,7 миллиона фунтов на квадратный дюйм), что в миллион раз превышает давление в типичной автомобильной шине. [16] Отчет был опубликован в журнале Nature и получил широкое освещение в СМИ. [17] [18] [19] [20] [21] [10] [22]
Критика и опровержение
[ редактировать ]Достоверность этих результатов была поставлена под сомнение [3] Хорхе Э. Хирш [4] а также другие. [7] [5] Недоступность данных побудила редактора сделать примечание к оригинальной статье. [1] дополнительная критика сосредоточена на измерениях восприимчивости к переменному току. [6] [23] использовался для проверки сверхпроводимости, поскольку более точный эффект Мейснера было слишком сложно наблюдать в масштабах экспериментов.
По состоянию на 2022 год ни одна другая лаборатория не смогла воспроизвести результат, и критика анализа данных в статье не была рассмотрена. 15 февраля 2022 г. журнал Nature добавил к статье предостерегающее примечание редактора: [1] а 26 сентября 2022 г. полностью отозвал статью. [1] [8] К концу 2023 года две другие статьи лаборатории были отозваны из журналов Physical Review Letters и Nature из-за подозрений в фабрикации данных. [24] [9] На этом этапе другие публикации лаборатории были проверены более внимательно, и по состоянию на март 2024 года в общей сложности девять их статей были отозваны. [25]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Снайдер, Эллиот; Дасенброк-Гаммон, Натан; Макбрайд, Рэймонд; Дебессай, Мэтью; Виндана, Хиранья; Венкатасами, Кевин; Лоулер, Кейт В.; Саламат, Ашкан; Диас, Ранга П. (15 октября 2020 г.). «ОТЗЫВАННАЯ СТАТЬЯ: Сверхпроводимость при комнатной температуре в углеродистом гидриде серы». Природа . 586 (7829): 373–377. Бибкод : 2020Natur.586..373S . дои : 10.1038/s41586-020-2801-z . ОСТИ 1673473 . ПМИД 33057222 . S2CID 222823227 . (Отозвано, см. два : 10.1038/s41586-022-05294-9 , ПМИД 36163290 )
- ^ Перейти обратно: а б «Материал устанавливает рекорд сверхпроводимости» . Новости химии и техники . Проверено 17 октября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Прорыв или крах? Заявление о сверхпроводимости при комнатной температуре вызывает огонь» . Проверено 26 октября 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б Хирш, Дж. Э.; Марсильо, Ф. (август 2021 г.). «Необычная ширина сверхпроводящего перехода в гидриде» . Природа . 596 (7873): Е9–Е10. arXiv : 2010.10307 . Бибкод : 2021Natur.596E...9H . дои : 10.1038/s41586-021-03595-z . ISSN 1476-4687 . ПМИД 34433940 . S2CID 237306217 .
- ^ Перейти обратно: а б Еремец, М.И.; Миньков В.С.; Дроздов А.П.; Конг, ПП; Ксенофонтов В.; Шилин С.И.; Будько, С.Л.; Прозоров Р.; Балакирев Ф.Ф.; Сан, Дэн; Мозаффари, С. (25 марта 2022 г.). «Высокотемпературная сверхпроводимость в гидридах: экспериментальные данные и детали» . Журнал сверхпроводимости и нового магнетизма . 35 (4): 965–977. arXiv : 2201.05137 . дои : 10.1007/s10948-022-06148-1 . ISSN 1557-1939 . S2CID 245906117 .
- ^ Перейти обратно: а б Хирш, Дж. Э. (26 сентября 2021 г.). «О магнитной восприимчивости сверхпроводника при комнатной температуре: анатомия вероятного научного мошенничества» . Physica C: Сверхпроводимость и ее приложения : 1353964. arXiv : 2110.12854 . дои : 10.1016/j.physc.2021.1353964 . ISSN 0921-4534 . S2CID 239194714 .
- ^ Перейти обратно: а б Доган, Мехмет; Коэн, Марвин Л. (15 апреля 2021 г.). «Аномальное поведение в гидриде углеродистой серы при высоком давлении» . Физика C: Сверхпроводимость и ее приложения . 583 : 1353851. arXiv : 2012.10771 . Бибкод : 2021PhyC..58353851D . doi : 10.1016/j.physc.2021.1353851 . ISSN 0921-4534 . S2CID 229340504 .
- ^ Перейти обратно: а б Кастельвекки, Давиде (27 сентября 2022 г.). «Потрясающее заявление о сверхпроводнике при комнатной температуре отозвано» . Природа . дои : 10.1038/d41586-022-03066-z . ПМИД 36171305 . S2CID 252597663 .
- ^ Перейти обратно: а б Дасенброк-Гаммон, Натан; Снайдер, Эллиот; Макбрайд, Рэймонд; Пасан, Хиранья; Дарки, Дилан; Халваши-Саттер, Нугзари; Мунасингхе, Сасанка; Диссанаяке, Сачит Э.; Лоулер, Кейт В.; Саламат, Ашкан; Диас, Ранга П. (март 2023 г.). «ОТЗЫВАННАЯ СТАТЬЯ: Доказательства сверхпроводимости, близкой к окружающей среде, в гидриде лютеция, легированном N» . Природа . 615 (7951): 244–250. Бибкод : 2023Natur.615..244D . дои : 10.1038/s41586-023-05742-0 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 36890373 . (Отозвано, см. два : 10.1038/s41586-023-06774-2 , ПМИД 37935926 )
- ^ Перейти обратно: а б Вуд, Чарли (14 октября 2020 г.). «Впервые достигнута сверхпроводимость при комнатной температуре» . Журнал Кванта . Проверено 16 октября 2020 г.
- ^ Гублер, Мориц; Флорес-Ливас, Хосе А.; Кожевников Антон; Гедекер, Стефан (06 января 2022 г.). «Отсутствующие теоретические доказательства обычной сверхпроводимости при комнатной температуре в низкоэнтальпийных структурах углеродистых гидридов серы» . Материалы физического обзора . 6 (1): 014801. arXiv : 2109.10019 . Бибкод : 2022PhRvM...6a4801G . doi : 10.1103/PhysRevMaterials.6.014801 . ISSN 2475-9953 . S2CID 237581517 .
- ^ Картлидж, Эдвин (2015). «Рекорд сверхпроводимости вызвал волну последующей физики» . Природа . 524 (7565): 277. Бибкод : 2015Natur.524..277C . дои : 10.1038/nature.2015.18191 . ПМИД 26289188 . S2CID 2294273 .
- ^ Эрик Хэнд (26 сентября 2022 г.). « Что-то серьезно не так»: исследование сверхпроводимости при комнатной температуре отозвано» . Наука .
После того, как сомнения возросли, блокбастер Nature отозван из-за возражений исследовательской группы
- ^ Снайдер, Эллиот; Дасенброк-Гаммон, Натан; Макбрайд, Рэймонд; Дебессай, Мэтью; Виндана, Хиранья; Венкатасами, Кевин; Лоулер, Кейт В.; Саламат, Ашкан; Диас, Ранга П. (2022). «Примечание к опровержению: сверхпроводимость при комнатной температуре в углеродистом гидриде серы» . Природа . 610 (7933): 804. Бибкод : 2022Natur.610..804S . дои : 10.1038/s41586-022-05294-9 . ПМИД 36163290 . S2CID 252544156 .
- ^ Джонстон, Хэмиш (14 октября 2020 г.). «Сверхпроводимость выдерживает температуру до 15 °C в материалах под высоким давлением» . Мир физики . Проверено 15 октября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б Ринкон, Пол (15 октября 2020 г.). «Сверхпроводники: материал вселяет надежду на энергетическую революцию» . Новости Би-би-си . Проверено 16 октября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б Сервис, Роберт Ф. (16 октября 2020 г.). «Наконец-то достигнута сверхпроводимость при комнатной температуре» . Наука . 370 (6514): 273–274. Бибкод : 2020Sci...370..273S . дои : 10.1126/science.370.6514.273 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 33060340 . S2CID 222841128 .
- ^ Кастельвекки, Давиде (15 октября 2020 г.). «Первый сверхпроводник при комнатной температуре волнует и сбивает с толку ученых». Природа . 586 (7829): 349. Бибкод : 2020Natur.586..349C . дои : 10.1038/d41586-020-02895-0 . ПМИД 33057238 . S2CID 222838731 .
- ^ Коновер, Эмили (14 октября 2020 г.). «Наконец-то найден первый сверхпроводник, работающий при комнатной температуре» . Новости науки . Проверено 16 октября 2020 г.
- ^ Делберт, Кэролайн (15 октября 2020 г.). «Впервые ученые открыли сверхпроводник при комнатной температуре» . Популярная механика . Проверено 16 октября 2020 г.
- ^ Чанг, Кеннет (14 октября 2020 г.). «Наконец-то первый сверхпроводник комнатной температуры» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 16 октября 2020 г.
- ^ Рочестер, Университет (14 октября 2020 г.). « Святой Грааль» искали более века: исследователи синтезировали сверхпроводящий материал при комнатной температуре» . СайТехДейли . Проверено 16 октября 2020 г.
- ^ ван дер Марель, Д.; Хирш, Дж. Э. (2022). «Сверхпроводимость при комнатной температуре - или нет? Комментарий Э. Снайдера и др. к журналу Nature 586, 373 (2020)». Международный журнал современной физики Б. 37 (4): 2375001. arXiv : 2201.07686 . дои : 10.1142/S0217979223750012 . S2CID 252324362 .
- ^ Карен, Рэйчел (23 июля 2023 г.). «Профессору грозит второй отзыв статьи из-за предполагаемого манипулирования данными» . Кампус Таймс . Проверено 2 апреля 2024 г.
- ^ «База данных Retraction Watch: Диас, Ранга П.» . Часы втягивания . Проверено 1 апреля 2024 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Роберт Сервис (26 августа 2021 г.). «Благодаря небольшому количеству алмазов практическая сверхпроводимость при комнатной температуре может быть близка к реальности» . Наука | АААС .