El lunes, la revista Nature publicó un informe de investigadores de la Universidad de Nanjing que habían intentado replicar un artículo anterior que describía un compuesto superconductor a temperatura ambiente y presiones relativamente moderadas. A pesar de la evidencia persuasiva de que han producido el mismo químico, el equipo indica que no ven signos de superconductividad, incluso a temperaturas extremadamente bajas.
Sin duda, el fracaso generará más preguntas sobre la investigación original, que provino de un laboratorio al que se le retiró un artículo anterior sobre la superconductividad.
Atrevidas afirmaciones
El trabajo es parte de un creciente cuerpo de literatura sobre metales complejados con hidrógeno. Estos productos químicos ricos en hidrógeno pueden formarse en condiciones ambientales, pero la presión adicional puede forzar la entrada de átomos de hidrógeno adicionales en la estructura. Los compuestos de alta presión resultantes tienen ingredientes (electrones sobrantes del metal, núcleos ligeros del hidrógeno) que se cree que favorecen la formación de pares de Cooper a partir de los electrones, un ingrediente clave en la superconductividad. Y se ha descubierto que una serie de sustancias químicas ricas en hidrógeno son superconductoras a más de 200 K (-75 °C) si la presión es lo suficientemente alta.
En 2020, el laboratorio dirigido por Ranga Dias en la Universidad de Rochester informó que un compuesto de carbono, hidrógeno y azufre formado a presiones extremas podría ser superconductor a temperatura ambiente. Pero los resultados fueron controvertidos, en parte porque no estaba claro si el documento incluía suficiente información para que alguien más pudiera producir las mismas condiciones y porque Dias no cooperó cuando se le pidió que compartiera los datos del experimento.
Finalmente, se hizo evidente que el equipo había utilizado métodos no documentados para obtener algunos de los datos subyacentes al documento, y se retractó. Pero Dias continuó afirmando que la superconductividad estaba presente. (Hay una buena descripción general de la controversia en el sitio web de la American Physical Society).
A pesar de que Nature se retractó de uno de los artículos de Dias, la revista publicó otro artículo sobre superconductividad de su grupo. En este caso, se informó que una sustancia química de lutecio-hidrógeno dopada con nitrógeno era superconductora a temperatura ambiente pero a presiones mucho más bajas, lo que podría permitir que se probara con equipos algo menos especializados. Dada la historia, la afirmación fue recibida con un grado aún mayor de escepticismo que el artículo anterior.
Intentando otra vez
Teniendo en cuenta los detalles del documento, un grupo de la Universidad de Nanjing intentó formar el mismo compuesto que, según se informa, es superconductor. Y todo indica que lo tienen. Los datos tomados con rayos X a temperatura ambiente indican que la estructura de su compuesto de hidrógeno-lutecio-nitrógeno es muy, muy similar a la estructura reportada por el grupo de Dias. Y el equipo de Nanjing pudo ver las mismas señales en la espectroscopia Raman, que identifica las frecuencias vibratorias asociadas con los enlaces de una sustancia química.
El compuesto incluso mostró los mismos cambios de color que ocurrieron a altas presiones. Todo indica que están trabajando con el mismo químico que el grupo de Dias generó para su papel.
Las diferencias surgieron cuando se midieron la resistencia eléctrica y el comportamiento magnético del químico. Los superconductores tienen una temperatura crítica a la que experimentan un cambio repentino. A medida que se enfría un químico superconductor, la resistencia a la corriente cae repentinamente y el comportamiento magnético cambia en este punto. Cuando se probó el químico en Nanjing, no mostró signos de transiciones: todas las mediciones con el químico mostraron curvas suaves en lugar de gotas pronunciadas.
Esto fue cierto a pesar de que los investigadores chinos probaron el químico a temperaturas de solo dos Kelvin.
Esto no muestra definitivamente que el informe inicial esté equivocado. El nitrógeno está presente en pequeñas cantidades como dopante y es posible que no tenga una influencia significativa en las mediciones estructurales realizadas en este nuevo informe. El equipo de Nanjing también indica que se distribuye de manera un poco desigual entre los productos químicos que probaron, lo que podría explicar las diferencias en el comportamiento del producto químico.
Sin embargo, la rápida publicación de este informe debería presionar al grupo de Dias para que coopere y trate de resolver cualquier diferencia que pueda explicar la falta de replicación. El grado en que cooperen probablemente dirá mucho sobre dónde podemos esperar que vayan las cosas a continuación.
Nature, 2023. DOI: 10.1038/s41586-023-06162-w (Acerca de los DOI).