炭素質水素化硫黄
超伝導化学物質
炭素質水素化硫黄
識別子
プロパティ
C H 8 S
モル質量 52.14  g·mol −1
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
化合物

炭素質水素化硫黄（CSH）は、 2020年10月にロチェスター大学のランガ・ディアス研究室によってネイチャー誌に発表された潜在的な超伝導体であり、後に撤回された論文である。[ 1] 267ギガパスカル（GPa）の圧力で15℃（59℉）の超伝導転移温度を有することが報告されており、これは発見された最高温度の超伝導体となるはずだった。[2] この論文は、結論に疑問を投げかける非標準的なデータ分析のために批判に直面し、[3] [4] [5] [6] [7] 2022年9月にネイチャー誌から撤回された。[8] 2023年7月には、著者らによる2番目の論文がデータ捏造の疑いでフィジカル・レビュー・レターズ誌から撤回され、2023年9月には、著者らによるNドープルテチウム水素化物に関する3番目の論文がネイチャー誌から撤回された。[9]

CSHは炭素、硫黄、水素からなる未同定の三元多水素化物化合物で、化学式はCH 8 Sであると考えられています。極圧下での測定は困難であり、特に元素が軽すぎてX線結晶構造の決定（X線結晶構造解析）が困難です。[1]

背景

1911年以前は、既知の電気伝導体はすべて、電荷キャリアと物質内の原子の衝突により電気抵抗を示していました。研究者たちは、低温にある特定の物質では、電荷キャリアが物質内のフォノンと相互作用し、 BCS理論で説明されているようにクーパー対を形成することを発見しました。このプロセスの結果、電気抵抗がゼロの超伝導体が形成されます。超伝導状態への遷移中に、磁力線が物質内部から放出され、磁気浮上が可能になります。この効果は歴史的に低温でのみ発生することが知られていましたが、研究者たちは室温で動作できる物質を見つけようと何十年も費やしてきました。[10]

合成

この物質は炭素、硫黄、水素からなる三元多水素化物化合物で、化学式はCSH 8と考えられています。2020年10月現在、この物質の分子構造は未解明のままです。これは、極度の圧力と使用されている軽元素が、X線測定などのほとんどの測定には適さないためです。[1]

この物質は、ダイヤモンドアンビルセル内でメタン（CH4 ）、硫化水素（H2S ）、水素（H2 ）を圧縮し、532nmの緑色レーザーを照射することで合成されたと報告されている。[1]炭素と硫黄の出発化合物を1:1のモル比で合成し、直径5ミクロン未満の球状に成形してダイヤモンドアンビルセルに入れる。次に水素ガスを加え、システムを4.0GPaに圧縮し、532nmのレーザーを数時間照射する。結晶は10GPa以下では安定せず、室温で一晩放置すると破壊される可能性があることが報告されている。 [1]他の研究者は、3000を超える候補相の電子状態密度にファン・ホーベ特異点や類似のピークが見られないことから、従来の超伝導は不可能であるため、このような物質が室温超伝導体として機能するかどうか懐疑的であった。[11]

超伝導の主張

炭素を含まない硫黄水素化物の超伝導は2015年に初めて報告されました。[12]

2020年10月14日、ディアス研究室のエリオット・スナイダーらによる論文が発表され、炭素質水素化硫黄は室温超伝導体であると主張した。[1] 2年後、この論文は撤回された。[13] [14] 論文の主張には、15℃（59℉）もの高温での超伝導状態が含まれていたが、[15] [16]これは、高温超伝導の既存の記録保持者よりも約30℃（54℉）高いものであった。[2] [17]この状態は、一般的な自動車タイヤの圧力の100万倍にあたる267GPa（3870万psi）という非常に高い圧力でのみ観測可能であると主張された 。 [ 16]この報告はネイチャー誌に掲載され、大きく報道された。[17] [18] [19] [20] [21] [10] [22]

批判と撤回

これらの結果の妥当性は、ホルヘ・E・ヒルシュ[4]や他の研究者によって疑問視された[3] 。 [7] [5]データが入手できなかったため、原著論文には編集者注が付けられた。[1]さらなる批判は、超伝導をテストするために使用された交流磁化率[6] [23]の測定に集中しており 、より決定的なマイスナー効果は実験規模では観察が困難であった。

2022年時点で、他の研究室ではこの結果を再現できず、論文のデータ分析に対する批判にも対処されていなかった。2022年2月15日、ネイチャー誌は論文に編集者注を付けて警告し、[1]、2022年9月26日には論文を完全に撤回した。[1] [8] 2023年末までに、この研究室の他の2本の論文が、データ捏造の疑いで、フィジカル・レビュー・レターズとネイチャー誌から撤回された。 [24] [9]この時点で、この研究室の他の出版物もより綿密に精査され、2024年3月時点で合計9本の論文が撤回された。[25]

参考文献

  1. ^ abcdefghi スナイダー、エリオット;ダーセンブロック＝ギャモン、ネイサン。マクブライド、レイモンド。デベッサイ、マシュー。ヴィンダナ、ヒランヤ。ヴェンカタサミー、ケビン。ローラー、キース V.アシュカン州サラマット。ディアス、ランガ P. (2020 年 10 月 15 日)。 「撤回された論文: 炭素質硫黄水素化物における室温超伝導」。自然。586 (7829): 373–377。ビブコード:2020Natur.586..373S。土井：10.1038/s41586-020-2801-z。OSTI  1673473。PMID 33057222。S2CID 222823227  。 ​（撤回済み、doi :10.1038/s41586-022-05294-9、PMID  36163290を参照）
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  3. ^ ab 「ブレークスルーか破綻か？室温超伝導の主張は批判を浴びる」 。 2021年10月26日閲覧。
  4. ^ ab Hirsch, JE; Marsiglio, F. (2021年8月). 「水素化物における超伝導転移の異常な幅」. Nature . 596 (7873): E9 – E10 . arXiv : 2010.10307 . Bibcode :2021Natur.596E...9H. doi :10.1038/s41586-021-03595-z. ISSN  1476-4687. PMID  34433940. S2CID  237306217.
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  25. ^ 「Retraction Watchデータベース: Dias, Ranga P」Retraction Watch . 2024年4月1日閲覧。
  • ロバート・サービス（2021年8月26日）「ダイヤモンドの衝突により、実用的な室温超伝導が現実に近づく可能性がある」。Science | AAAS。
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