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铁基超导质疑总结

已有 9336 次阅读 2014-2-8 13:13 |个人分类:我的思考|系统分类:观点评述|关键词:铁基超导,专利

铁基超导质疑总结

 

本文算是参与铁基超导科研成果质疑的收官之作,对质疑过程中取得的认识进行总结。并对几个关键问题提出我的看法。

 

一、你作为外行,有没有质疑的资格?

我的答案是有。因为在这里质疑的是中国铁基超导科研团队成果的创新性问题,这方面国际上已经有了可行的标准做法。这套做法通常用在发明专利创新性审查中。在发明专利审查过程中,专利审查员基本上是外行,为什么他们能够对发明专利申请书的创新性作出评价?因为可以通过查找文献评价发明专利的创新性。我对铁基超导有关的论文和专利进行了检索,并且亲自请教了铁基超导之父Hosono教授。此外,本人也经常查阅文献、写专利申请书、回答专利审查员的质疑,在创新性评价方面有了长期的工作积累。

二、中国铁基超导团队的创新性如何?

   根据网上公开的报奖信息,铁基超导团队最主要的科研成果如下:

“首次突破麦克米兰极限温度,确定铁基超导体为新一类高温超导体。继2008 年日本科学家报道临界温度26K LaFeAsO1-xFx 超导体之后,本项目组用磁性稀土离子钐、铈取代非磁性的镧,首次发现常压下临界温度高于40K 的超导电性,突破了麦克米兰极限温度,随后用镨取代镧使临界温度达到52K,确定铁基超导体为新一类高温超导体,引发了世界范围内的研究热潮。”

   通过查阅文献和日本科学家Hosono亲自证实,是Hosono教授首次突破麦克米兰极限温度。他在高压状态获得43K的临界温度。中国科学家的稀土元素替换做法和加高压起到的是类似效果。并且,中国科学家的做法早已被Hosono教授20082月申请的专利覆盖。因此,这个成果在创新性上已经没有了优先权,用这个成果去申请发明专利肯定会被驳回。并且,元素替换是超导研究中的常用做法。即使日本科学家没有申请专利,中国科学家的创新性也很弱。因为发明专利审查中很重要的一条就是您的做法是不是以前有过,一般的科研人员是不是容易想到。如果大家都很容易想到,创新性就很弱了。从中国科学家发表的论文看,有几个小组基本上同时在开展元素替换工作,这证明元素替换确实是业内的普通科研人员很容易想到的做法。

从最近两届的国际超导大奖获奖人名单也可以看出国际同行并不认可中国科学家在这方面的创新性。这个奖每届可以授予多人,Hosono教授2009年独享此奖。 2012年有3人获奖,包括一位从事铁基超导材料研究的德国人。

三、中国铁基超导的知识产权在哪里?

据我所知,超导可提高传感器灵敏度1-2个数量级,在多个领域有广泛的应用前景。通过检索发现日本科学家已经在世界上大多数国家申请了铁基超导的专利,中国科学家最主要的贡献已经被日本科学家的专利所覆盖。如果我们不能够奋起直追,在超导领域形成多个对日本专利制约的中国专利,我们在超导领域就逃不掉做别人嫁衣的命运;国家给予厚望的超导研究也无法转化为可以在世界上为中国人争气的超导产业。

 

     最后附上戴希博主的评论及我的回复:

 

[24]戴希  2014-2-8 22:55

我也将我的发言总结一下,贴在这里。关于你的第一条,我表示赞成,外行当然有权质疑,这个应该是大家的共识。第三条,关于知识产权是我知识结构中的短板,确实知道得不多,所以没有能力评论。我在这几天主要是回答了你的第二个质疑,因为对于超导研究我是内行,而且这是个科学问题。博主认为稀土元素替换和加压实现超导的效果是类似的,我认为不对,事实是加压实现40K以上超导和通过稀土元素替换在常压下实现这一点的科学意义有很大的不同,后者的意义比前者大得多。我的论据主要有两条,1)Hosono高压下得到的结果不能100%确定是40K以上的超导电性;2)超导机理研究所需的绝大多数实验都无法在高压下超导的样品中开展。下面是详细说明。

1)首先解释一下为什么Hosono高压下得到的结果是不能100%确定是40K以上的超导电性的。在开始之前首先我要声明我分析的是Hosono发表在Nature上利用高压看到40K以上超导迹象的文章,并非他发表在JACS上的在LaOFeAs体系中发现26K超导电性的文章,后者是公认的铁基超导领域最重要的工作。超导体有两个最重要的物理性质,第一,电阻为零,这个大家都知道;第二,具有完全抗磁性即迈斯那效应。实验上必须同时确认以上两点才能认定超导电性。在Hosono的高压文章中,Tc最高的压力在3Gpa左右,很可惜在这个压强下Hosono已经无法再做磁化率测量,因此在压强=3Gpa,最高Tc=43K的实验中少了很关键的磁化率数据的支持。这是因为目前在机械压机下的磁化率测量只能做到1.2Gpa左右。正因为在确认43K超导转变的实验中少了磁化率测量,Hosono君的高压实验不能100%确认这一点,只能是到“most likely”的程度。而陈仙辉组和王楠林组的文章则都同时得到了令人信服的零电阻和迈斯那效应,因此是“确认得到了常压下超过40K的超导电性”。所以第一个不同是“疑似”和“确认”的不同。

2)高压和常压下得到超导态的意义是很不一样的,在高压下许多物理性质实验是无法进行的,而这些实验是超导机理研究所必须的。而一旦在常压下实现超导,则可以马上开展各种丰富的物性实验,使得超导机理研究成为可能,因而产生更为广泛的学术影响。我们说一个超导体重要,超导温度是一个指标但不是唯一指标。对于高压导致的超导体,我们只能测测电阻、磁化率而不能做其他实验,比如角分辨光电子能谱、中子散射(高压下中子散射实验极其困难)、红外谱、STM、能司特效应等等,因此并不能引发持续至今的铁基超导体研究热潮,所以说高压下达到40K和常压下实现这一点,科学上的意义是不同的。关于高压和常压下超导的区别,我可以打一个比方,高压下超导相当于是打开了一道门缝,让你看见房间里的一些风景,但是看不清,也进不到里面去近距离做各种研究。而常压下实现超导则好比是把那扇门完全打开,我们可以自由地进去做各种相关后续研究。

Hosono的高压文章和一等奖获奖团队的文章比较,除了高压下超导和常压下超导科学意义不同之外,还有确信度的不同,这是后来获奖团队的文章引用率高于Hosono高压文章的原因。综上所述,铁基超导的评奖材料中强调了“在铁基超导材料中首次在常压下突破麦克米兰极限(40K)”作为报奖理由之一,我认为是完全合理的。以上两点并不仅仅是我个人的看法,我可以负责地说超导界大多数科学工作者都是同意这两点的。这几天在科学网上花了不少时间,假期结束了,所里的工作已经积累了一大堆,明天开始就跟大家暂时告别了,我还是那句话,Let's wait and see…博主回复(2014-2-8 23:43)为了公平起见,我把你的评论和我的回复也放在正文中去。博主回复(2014-2-8 23:35)首先谢谢您的评论。其次我认同您的理由。不过我要补充说明的是,如果我们仔细看科学上取得重大突破的物理实验,都存在不少不足之处。尤其是在实验数据的获取上,存在较大的实验误差。比如,牛顿的力学定律,那个时候没有秒表,对时间的测量误差相当大。我们可以发现一流的物理学家能够从有较大误差的实验数据或不完整的实验数据中总结出正确的结论。 后面的工作往往是用误差更小的实验数据或更完整的实验数据证明前人的结论。 比如,我们现在可以用误差小得多的实验数据证明牛顿的力学定律。
具体到Hosono教授的工作,如果他得到结论是正确的,是能够经受历史考验的,他的工作就应该得到持久的认可。我查阅到的几篇重要文献都认可了Hosono教授在高压下得到的结果。 相反,从您提供的检索数据可以发现中国科学家对Hosono教授的这个工作认可度低了很多。对Hosono教授那篇文章的引用相比其他国家的同行比例低了很多。

 



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