Grockowiak等在arxiv上發(fā)表論文，他們合成的“鑭超氫化合物”的初始超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為294 K，并通過其后升溫過程引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)使超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度推進(jìn)到556 K。

近年來，室溫超導(dǎo)體研究的快速進(jìn)展主要得益于理論預(yù)測(cè)和結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法的發(fā)展。Ashcroft在1968年提出，原子金屬氫在足夠高的密度下可以是具有非常高轉(zhuǎn)變溫度的BCS超導(dǎo)體。

鑒于所需要的超高壓的問題，Carlsson和Ashcroft在1983年提出兩種可能的途徑來降低所需要的壓力以獲得固態(tài)氫的絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變；其一是通過激光或同步輻射使氫絕緣相的電子空穴對(duì)產(chǎn)生負(fù)壓，其一是通過摻雜來降低向金屬相轉(zhuǎn)變所需要克服的勢(shì)壘。這一預(yù)測(cè)推動(dòng)了Eremets等在2003年所做的鋰、硼、氮、氫以及十硼烷（B10H14）在兆巴壓力下的超導(dǎo)性能的研究。

同時(shí)的工作，Ashcroft提出“化學(xué)預(yù)壓縮”的概念 -- 相對(duì)于純氫，在高密度結(jié)構(gòu)中（如IVa族氫化物）的H2氫分子可以在低得多的壓力下分離。在理論上理解高密度氫超導(dǎo)機(jī)制的同時(shí)（Tanaka 2017， Errea 2020， Heil 2019，Quan 2019， Liu 2019， Wang 2019， Flores-Livas 2019），晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法的進(jìn)展開始為實(shí)驗(yàn)指出可能的BCS高溫超導(dǎo)體目標(biāo)（Zurek 2015， Wang 2014， Zhang 2017， Needs 2016， Oganov 2019， Semenok 2018）。

這些工作導(dǎo)致了對(duì)H-S系統(tǒng)高溫超導(dǎo)的理論預(yù)測(cè)（Li 2014， Duan 2014），以及獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)（Drozdov 2015）。隨后的計(jì)算研究（Liu 2017， Peng 2017）指導(dǎo)了超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度接近室溫的新的氫化物的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其中LaH10的臨界溫度高于260 K（Hemley 2019， Somayazulu 2019， Drozdov 2019），YH6/YH9的臨界溫度在227 - 243 K之間（Troyan 2019， Kong 2019）。

當(dāng)前的計(jì)算預(yù)測(cè)包括：金屬氫原子晶體在500 GPa下其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度接近室溫，當(dāng)壓力超過3 TPa時(shí)Tc將提高到420 K（McMahon 2012）；氫在相近的溫度和壓力條件下可以是超導(dǎo)的超流體（Babaev 2004）；在兆巴壓力下，二元?dú)浠矬w系的最大超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度接近室溫（Flores-Livas 2019）；在250 GPa壓力下Li2MgH16的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為473 K（Sun 2019）。

Liu等預(yù)測(cè)的LaHx高溫超導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)

在Grockowiak等的這一工作中（arxiv:2006.03004v1），鑭與氨硼烷（NH3BH3）在金剛石對(duì)頂砧中通過激光加熱分別于160 GPa和120 GPa下實(shí)現(xiàn)了LaH10和LaH6的合成。其中的LaH10樣品在第一次從300 K到230 K的冷卻過程中，在294 K有顯著的電阻下降現(xiàn)象。在零磁場(chǎng)條件下，隨后的連續(xù)的熱循環(huán)使起始轉(zhuǎn)變溫度從294 K推進(jìn)到了357 K。在磁場(chǎng)強(qiáng)度為0、2、10、16特斯拉的條件下，從290 K到370 K的熱循環(huán)均顯示出遲滯迴線特征，升溫過程中的轉(zhuǎn)變溫度低于降溫過程的轉(zhuǎn)變溫度，這或者表明轉(zhuǎn)變過程的一階屬性或者表明樣品在熱循環(huán)過程中仍在發(fā)生持續(xù)的合成。隨著最高溫度的逐漸提高，連續(xù)熱循環(huán)最終使轉(zhuǎn)變溫度提高到了560 K。轉(zhuǎn)變溫度隨熱循環(huán)最高溫度增加而提高表明，材料的化學(xué)狀態(tài)仍處于不斷演化之中。Grockowiak等目前得到的是一塊在非常高的溫度下具有零電阻的材料。

Figure 1： Image of the sample and electrodes in cells B002 （left） and B003 （right） taken through the DAC with back-illumination. The letters indicate electrode pairs， outlined in grey.

Figure 2： 4-probe resistance measurements for the samples in cells B002 and B003. Left： Results obtained using a first set of electrodes for B002. Right： Comparison of B002 and B003.

Figure 3： Temperature dependence of resistance R（T） for cell B002 after the initial laser synthesis showing the 294 K temperature transition.

Figure 4：a） Top ： temperature dependence of resistance R（T） for B002 on successive cool downs and warm ups at four different fixed applied magnetic fields， 0， 2， 10 and 16 T in a QD PPMS， using a current of 0.6 μA at 17 Hz between 290 and 370 K at 0.2 K/min with a thermalization time of 30 min at 290 K before warming up.

b） Bottom ： evolution of T1， T2， and T3， at various magnetic elds， and corresponding ts to the points.

Figure 5： R（T） at 0 T showing the evolution of the superconducting transition with successive thermal cycles （cell B002）。

Figure 6： B002 R（T） showing cool down traces in static magnetic fields of 40 T， 33 T， 20 T and 0 T measured in that order.

從1986年Bednorz和Maijller的Ba-La-Cu-O系40 K超導(dǎo)體到1994年朱經(jīng)武、毛河光等的164 K Hg-Ba-Ca-Cu-O超導(dǎo)體，銅酸鹽系超導(dǎo)材料的研究曾經(jīng)歷了科學(xué)發(fā)現(xiàn)和工程應(yīng)用的大爆發(fā)。可以預(yù)見，氫基超導(dǎo)材料也將有廣闊的前景?！盁帷背瑢?dǎo)體也許就在門外。
責(zé)任編輯:pj