氢化物在室温下具有超导性

超氢化镧材料已经被制造出来，在寒冷的冬天可以看到的那种温度下超导。乔治华盛顿大学的研究小组，由罗素Hemley而且Maddury Somayazulu，声称已经取得了LaH₁₀在260K或-13°C的超导温度下，这是最低冷却所需的记录。和米哈伊尔·Eremets德国美因茨马克斯普朗克化学研究所的团队也声称在LaH中记录了类似的高温超导性₁₀在250 k。

这两个数值都与用于配电的商用氧化铜超导体电线形成鲜明对比，后者被冷却到77K。然而,啦₁₀仍然很难开发，因为实验仅限于钻石砧中两颗钻石微米大小的尖端之间的空间。要获得超导性，钻石砧单元需要施加高达200GPa的压力，这是地球大气压力的200万倍。

然而，重要的是，镧超氢化物继续远离发现新的高温超导体材料主要靠运气。相反，包括Hemley在内的科学家在2017年7月预测了钇和镧超氢化物中的超导性。“这种理论和实验的结合——都在同一个团队里——是独一无二的，”赫姆利说必威体育 红利账户．

今天，我们通过巴丁、库珀和施里弗(BCS)理论了解了传统的超导性，它使材料能够在没有任何电阻的情况下导电。当电子穿过一种材料时，它被构成该材料的原子的振动原子核反弹，就会产生电阻。

在BCS理论中，电子散射较小，因为它们在超导体的临界温度(T_c)．该理论认为第一个电子被一个带正电的原子核吸引。当带负电荷的电子吸引周围的原子核时，它会扭曲超导体的结构，产生一个相对正电荷的区域，吸引第二个电子。这种短暂的扭曲在材料内部产生了振动或声子。虽然这些“库珀对”在穿过超导体时相对不易被其他振动分散，但它们在超导体上方就会破裂T_c．

这种电子-声子机制影响量子力学规定电子存在的能级，可以使用密度泛函理论(DFT)近似计算。利用DFT, Hemley的团队认为在LaH中₁₀所有与氢原子之间相互作用有关的振动都会参与电子-声子耦合，增强超导性。Hemley解释说，在镧超氢化物中，声子和电子之间的耦合也非常高。

超导体的设计

在他们的预测之后，乔治华盛顿大学的研究小组做出了LaH₁₀2018年1月，用激光在钻石砧单元中将镧金属和氢气加热到1000K左右。然后，在2018年8月发表的一篇预印本论文中²，他们产生了LaH₁₀使用氨硼烷而不是氢气。

电导率测量发现，电阻在280K左右开始下降，在200GPa左右的压力下，电阻在260K时“显著下降”，这是他们现在发表的结果。Somayazulu解释了这一点T_c对材料合成和测量的压力敏感，因为形成了不同的相和成分。他补充说，由此产生的电阻率曲线可以给出不同的转变温度。

与此同时，Eremets的团队正在探索富含氢的材料之前的发现是203KT_c在H_3.S，在90GPa以上形成。2018年12月，他们出版了一份预印本^3.表示LaH₁₀T_c170GPa压力下的250K左右，以及215K的不同阶段T_c．科学家们写道，这些发现表明“在不久的将来，在高压下的室温超导和在环境压力下的常规超导的前景”。

罗尔德·霍夫曼他和赫姆利一起进行了预测，但没有进行实验研究，他称这一发现“非常令人兴奋”。他对这种快速复制表示欢迎，但警告说₁₀很难做。他说，不要指望你的电脑明天就能在室温下出现超导体。

Eva Zurek来自美国布法罗大学的科学家称这一发现的预测方式“相当了不起”。她说:“这是材料设计的一个例子。”Zurek注意到LaH中氢之间的共价键₁₀比氢分子中两个原子间的键长得多。她补充说:“这是你在这些系统中看到的大型电子-声子耦合的部分原因。”