? ? 2018年7月23日，一個宣稱自己來自印度科學(xué)研究所的叫做Dev Kumar Thapa的印度人在著名文獻(xiàn)預(yù)印網(wǎng)站arxiv上發(fā)布了一篇名為“Evidence for Superconductivity at Ambient Temperature and Pressure in Nanostructures”的文章，宣稱自己發(fā)現(xiàn)了一種微結(jié)構(gòu)中的室溫超導(dǎo)，轉(zhuǎn)變溫度為236K（約為攝氏-37°C），已經(jīng)處于地球上能長時間存在的溫度范圍內(nèi)，而其某些組分的微粒甚至在350K的溫度下也表現(xiàn)了類似超導(dǎo)的現(xiàn)象。消息一出引起軒然大波。室溫超導(dǎo)一旦實現(xiàn)，對研究高溫超導(dǎo)體的科學(xué)家們的影響程度無異于原子彈爆炸，而面對這樣一篇未發(fā)表的預(yù)印本文獻(xiàn)，其實驗結(jié)果能否重復(fù)？其真實性尚待驗證。而對其發(fā)布的內(nèi)容，科學(xué)家們很快展開了激烈的討論。
arXiv:1807.08572
? ? 首先來介紹一下文章中的內(nèi)容。圖1中展示了其金銀微結(jié)構(gòu)，銀粒鑲嵌在金的基底中，d為沿c中紅線的金銀分布，可以很明顯地看出這點。為了進(jìn)一步研究，將這些微粒制成薄膜或小球。
? ? 將其納米晶體沉積在蒸鍍了四個電極的玻璃基板上，從而實現(xiàn)對其電阻率的四端法測量。圖2中展示了其電阻測量結(jié)果，可以看出其電阻隨溫度變化很小，而在240K時突然下降到小于10^-4量級，使用Nelson-Halperin公式（適用于薄膜超導(dǎo)體）擬合得到轉(zhuǎn)變溫度為236K。計算得到其電阻率小于10^-10量級，遠(yuǎn)低于任何已知的導(dǎo)體。同時進(jìn)行了施加磁場的測量，施加磁場情況下Tc減小，這點與超導(dǎo)相變一致。
? ? As we all know，超導(dǎo)體有兩個同等重要的性質(zhì)：零電阻和完全抗磁性。自然，要證明其為超導(dǎo)體這兩種性質(zhì)缺一不可。因此Thapa先生也對其磁化率進(jìn)行了測量，圖3中為磁性測量結(jié)果，與薄膜結(jié)果一致，同樣可以看出其轉(zhuǎn)變溫度隨著施加磁場減小。此處存在兩點問題，一是體積磁化率沒有達(dá)到完美的-1，而是最低-0.056，作者認(rèn)為這可能是不完美燒結(jié)引起的；此外圖中僅展示了ZFC（零場冷卻）的數(shù)據(jù)而沒有展示FC（帶場冷卻）的數(shù)據(jù)，這點也是很反常的。
? ? 作者在文中也提到“實際上，觀測到的抗磁量與晶粒尺寸為20 nm的顆粒超導(dǎo)體是一致的”……“觀察到的抗磁性遠(yuǎn)強于與大多數(shù)正常材料有關(guān)的數(shù)值，以及以前關(guān)于納米金或銀的報道”。因此作者認(rèn)為此現(xiàn)象即超導(dǎo)相變。而作者在嘗試不同化學(xué)配比時發(fā)現(xiàn)，納米結(jié)構(gòu)中金的摩爾分?jǐn)?shù)與超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度存在關(guān)系（圖4a）。通過減小金的含量可以提高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度。最終在摩爾分?jǐn)?shù)0.73的納米結(jié)構(gòu)中甚至似乎發(fā)現(xiàn)了真正的室溫超導(dǎo)（圖4b、c）。
? ? 室溫超導(dǎo)消息一出，那是一石激起千層浪啊，甚至我們實驗室一大早都在討論這件事，我去找老師聊別的的時候老師也問我看沒看這篇文章。而辦公室的一個師姐非常淡定地表示：“這種文章過段時間就會冒出來一篇”。但是這篇文章的可怕之處在于其中數(shù)據(jù)看起來非常像真的。果然，不久之后，就有反對者發(fā)現(xiàn)了其中似乎存在某些疑點。
arXiv:1808.02929
? ? 8月10日，來自MIT的Brian Skinner發(fā)現(xiàn)了其中的反常。要不人家怎么能上MIT呢，確實有過人之處啊。這個問題很簡單也很明顯，就是下圖中放大的部分，藍(lán)色和綠色的形狀太像了。這部分代表的是完全抗磁態(tài)下的噪音。
? ? 這篇文章中作者還說的很謹(jǐn)慎，僅僅說此處對應(yīng)的噪聲應(yīng)該是完全隨機(jī)的，而不應(yīng)該出現(xiàn)這種重復(fù)的噪音。“在我所知的范圍內(nèi)，這種在磁化率中重復(fù)噪音的不尋常特征，在超導(dǎo)文獻(xiàn)中是沒有先例的，也沒有明顯的理論解釋?！?/p>
arXiv:1808.04912
? ? 密蘇里大學(xué)的D. K. Singh在8月14日上傳的文章中先挺了一下然后又踩了一腳。
? ? 如圖，他首先將其中結(jié)果與2009年同樣報道了的室溫超導(dǎo)的arXiv:0905.3524中數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，認(rèn)為其中似乎金屬銀起到了至關(guān)重要的作用。而銀是一種等離子體材料，這是否意味著等離子體可以作為超導(dǎo)配對的媒介？這或許是高溫超導(dǎo)研究的新方向。
? ? 他也對其中未報道的FC數(shù)據(jù)提出了質(zhì)疑。arXiv:0905.3524中的作者是使用交流磁化率進(jìn)行的測量，但最新的arxiv：1807.08572中似乎采用了通用的ZFC/FC方法，而文章中并未展示FC數(shù)據(jù)，這是否是作者在隱瞞什么？超導(dǎo)體中FC曲線通常也表現(xiàn)為負(fù)值，表現(xiàn)抗磁性，若其表現(xiàn)為正，則可能是其他現(xiàn)象引起的。換句話說，仍不能通過文中給出的數(shù)據(jù)（假設(shè)其為真實的）完全認(rèn)為其達(dá)成了室溫超導(dǎo)。
Summary
? ? 從種種疑點來看，此次的所謂“室溫超導(dǎo)”事件水分較大，可信度不是很高。不過相信科學(xué)界也會繼續(xù)對其進(jìn)行調(diào)查，是否會像韓春雨事件一樣又是一場騙局？時間會給我們答案。
2018.8.16
2018.8.20更新：??
arXiv:1808.05871
? ? 八月20日，匹茲堡大學(xué)的David Pekker和Jeremy Levy提交了一份評論，他們表示先拋開那個奇怪的噪聲重復(fù)，提出了另一種非超導(dǎo)的通過滲流相變可能引起同樣現(xiàn)象的物理過程，并提出了可能的排除該過程的物理實驗手段。
? ? 他們在上圖中繪制了根據(jù)原文中所提及信息猜測的裝置可能圖片，而圖中虛線圈起來的則為分立的導(dǎo)電區(qū)域，他們提出的可能現(xiàn)象即從端子1到端子4的電流未經(jīng)過端子2、3，因此端子2、3的電壓幾乎差為0從而四端法得到的結(jié)果也為0。而（b）中標(biāo)出了14、23電極的I-V曲線，若繼續(xù)增加電流，可能存在擊穿電壓使得V23不再為0。他們指出，這種滲濾條件可能對納米粒子之間的微小的分離變化非常敏感，因此不同的合金成分可以改變這種轉(zhuǎn)變對應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度。
? ? 針對測量到的抗磁現(xiàn)象，眾所周知，塊狀金表現(xiàn)為抗磁性，而之前有研究表明其抗磁性在薄膜態(tài)中被強烈抑制，由此表明滲濾現(xiàn)象對納米結(jié)構(gòu)材料的抗磁性能有很強的影響。
? ? 而他們提出的建議也非常簡單：使用兩端法進(jìn)行測試，這樣雖然可能因為儀器及接觸電阻的存在，電阻不可能測得那么小，但是也可以觀測到Tc附近電阻的突然下降，排除本文提到的這種情況。而為了進(jìn)行更深一步的測量，也需要對本實驗中的電流電壓引線的I-V曲線進(jìn)行更細(xì)致的測量，電壓和電流引線的其他排列可以幫助闡明測量引線之間是否存在其他直接連接的路徑。因此，更細(xì)致的測量是十分必要的。
? ? 期待之后的更新。（莫名有一種追更網(wǎng)絡(luò)小說/動漫的快感怎么辦）
2018.9.9更新：
arXiv:1808.10388
? ? 8月31日，Dev Kumar Thapa的印度同胞，自稱來自印度艾哈邁達(dá)巴德物理研究實驗室的Navinder Singh提交了一份名為“對arXive:1807.08572實驗數(shù)據(jù)中重復(fù)的噪聲的一個可能的解釋：量子約束效應(yīng)與表面聲子?！钡念A(yù)印本。提出了一種對該重復(fù)噪音的可能的解釋。
? ? 初讀本文，給我的第一反應(yīng)就是不靠譜，這位三哥留的郵箱不是單位郵箱而直接給了個gmail，甚至還留了固定電話和手機(jī)號，而他的reference中甚至包括了一篇Facebook博文（欺負(fù)我辦公室電腦翻不了墻是吧？），這都是什么騷操作【黑人問號臉？？？】拋開這些，我們還是不要戴著有色眼鏡看人，我們來看看他的內(nèi)容再判斷吧。
? ? 首先，他引用了Pratap Raychaudhuri的Facebook博文中關(guān)于重復(fù)噪音部分的討論，指出若認(rèn)為其學(xué)術(shù)不端的前提是確確實實在兩次獨立的實驗中觀察到了相同的隨機(jī)噪聲，“只有當(dāng)一個人確實能識別出信號中的噪聲時，這個前提才成立。但是，如果被識別為噪聲的數(shù)據(jù)的成分根本不是噪聲，而是信號的一部分，該怎么辦？”
? ? 因此，本文的核心建立在提出一種可能性，即超導(dǎo)態(tài)時存在某種現(xiàn)象，導(dǎo)致的結(jié)果是磁化率對溫度的函數(shù)關(guān)系。
? ? 前面提到的Facebook博文中認(rèn)為較弱的磁場中納米粒子不會遠(yuǎn)離其初始位置，而是受到一個力矩在其附近做不規(guī)則移動(就像砂粒用手推時移動一樣)，撤去磁場后會回到初始位置，也因此在更高的磁場中磁場使得粒子完全離開初始位置，這種重復(fù)現(xiàn)象消失。
? ? 但本文作者對其提出質(zhì)疑，既然這些納米粒子中不存在磁性離子，那又何來的磁場引起的力矩？只有超導(dǎo)態(tài)的完全抗磁性引起的與磁場相反的磁矩及表面的環(huán)形罷了。而基于此，Navinder Singh認(rèn)為，這種環(huán)形反磁電流可能隨著溫度的變化一個接一個的激發(fā)離散聲子（聲子模在體中連續(xù)而在表面具有離散能量）從而被溫度調(diào)制。經(jīng)他估算，激發(fā)不同聲子模時的溫度間隔大約為1K，恰好是文中數(shù)據(jù)震蕩的間隔。
? ? ? 因此，他認(rèn)為，噪聲”的產(chǎn)生機(jī)制可能是隨著溫度的升高，表面聲子模的連續(xù)激發(fā)，由于磁彈性耦合作用，這些聲子模式的激發(fā)對納米復(fù)合材料的磁化率有一定的調(diào)節(jié)作用（磁化率是由于超導(dǎo)態(tài)下納米復(fù)合材料外圍的感應(yīng)循環(huán)電流所致）。
? ? ? 這么看起來這種解釋比前面這個人給人的第一印象靠譜多了，但是這只是一種猜測，甚至估算都是很粗略的，完全不能因此減少任何對arXiv:1807.08572中是否真的發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)的懷疑，畢竟這個誘惑太大了，多少人都夢寐以求，一旦實現(xiàn)諾獎都是小case，因此不能輕易下結(jié)論，必須要謹(jǐn)慎。
References
都寫在小標(biāo)題了就不再寫了
