Science Advances: 高压下发现新型镧系超导镨氢化合物

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实现室温超导是超导学术界和工业界梦寐以求的终极目标。借助高压技术，创纪录的超导转变温度200 K和250 K分别在新型硫氢化物H₃S和镧氢化物LaH₁₀上得以实现，因此富氢化合物被认为是室温超导体的最佳候选体系。

最近，吉林大学崔田教授（现任职宁波大学）、黄晓丽教授课题组，与俄罗斯Skolkovo科学技术研究院Artem R. Oganov课题组合作，在高压下富氢化合物研究方面又取得突破性进展。研究成果“Superconducting praseodymium superhydrides”于2020年2月28日在线发表于Science Advances 杂志上。

为了在富氢化合物中继续寻找潜在的高温超导体，同时探究镧系金属原子在超导转变中所起的作用，研究人员选取镧系元素中的镨单质，采取不同的氢源分别在“冷压”和“热压”两个路径下合成新型镨氢化合物。研究结果发现，在0~130 GPa范围内合成了新型富氢化合物F4—3m-PrH₉、P6₃/mmc-PrH₉、Fm3—m-PrH₃及P4/nmm-PrH_3-δ。其中F4—3m-PrH₉和P6₃/mmc-PrH₉均具有与Fm3—m-LaH₁₀和P6₃/mmc-CeH₉相似的氢笼构型。原位高压电阻测量结果显示合成的PrH₉在降温过程中温度达到9 K时电阻突然下降，表明其可能的超导转变温度低于9 K。

通过进一步的理论计算结果发现谱氢化物中磁有序和电声相互作用在极接近的压力范围内共存，这可能是导致其超导转变温度较低的原因。本工作的研究结果表明，La-Ce-Pr系列氢化物的超导转变温度随La-Ce-Pr元素的原子量增加而下降，镧系非氢元素的加入不仅为“金属氢”的晶格提供电子稳定了氢笼构型，而且极大地影响了超导转变温度。该成果为高压下设计及制备新型超氢化合物及高温超导体提供了新的研究思路。

该研究成果共同第一作者为吉林大学周迪博士、Skolkovo科学技术研究院Dmitrii V. Semenok博士及吉林大学段德芳教授，通讯作者为吉林大学崔田教授、黄晓丽教授及Skolkovo科学技术研究院Artem R. Oganov教授。该工作得到了国家自然基金委项目、上海光源同步辐射BL15U1线站、北京同步辐射光源4W2线站的大力支持。

课题组简介

崔田教授：博士生导师，长江学者特聘教授，国家“万人计划”领军人才，国务院政府特殊津贴获得者；长期从事高压极端条件下凝聚态物质的结构与性质研究，注重理论与实验研究相结合，在纯氢和富氢体系以及其它简单分子凝聚体系的高压结构与奇异特性、超硬多功能材料的理论设计与实验合成等方面，取得了多项成果；获得国家自然科学二等奖2项、省部级一等奖4项。联系方式：[e-mail]，课题组链接：http://tcui.jlu.edu.cn。
黄晓丽教授：博士生导师，一直从事高压下富氢材料的晶体结构及超导电性实验研究工作。在Science Advances、NatureCommunications、Journalof the American Chemical Society、National ScienceReview、Physical Review B等国际期刊上发表40余篇SCI学术论文。联系方式：[e-mail]

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