高压下氢基高温超导体研究的新进展
2021-04-07赵文迪段德芳
高压物理学报 2021年2期
赵文迪,段德芳,崔 田,
(1. 宁波大学物理科学与技术学院,浙江 宁波 315211;2. 吉林大学物理学院,吉林 长春 130012)
寻找室温超导材料一直是凝聚态物理、材料物理等研究领域最为重要的目标之一。早期科学家在非常规超导体(如铜氧化物超导体、铁基超导体)的探索中获得了很大进展[1-3]。为了寻找理想的室温超导材料,人们在超导研究中引入了高压等极端条件[4]。氢是自然界中原子质量最小的元素,具有较高的德拜温度。根据BCS 理论[5],金属性材料的超导转变温度(Tc)正比于体系的德拜温度,表明金属状态的氢——“金属氢”将会是理想的高温超导体,然而时至今日实验上仍未获得金属氢的直接证据[6]。实现氢的金属化需要极高的压强[7]。为了降低氢金属化的压力,Ashcroft[8]在2004 年就提出在纯氢中引入其他元素,受“化学预压缩”的作用,在低于纯氢所需的压力下,可以实现氢化物的金属化,宏观上表现为高度压缩的富氢化物在较低的压力下实现金属化,并呈现出优异的超导电性。
“化学预压缩”这一概念被提出后,人们就开始在富氢材料中寻找高温超导体[9-10]。早期的研究主要集中在自然界中已存在的氢化物,如SiH4和AlH3等[11-12]。随着计算材料物理和高压实验技术的发展进步,相关研究从自然界已知的二元氢化物扩展到高压下具有全新化学配比的新型氢化物H3S、CaH6、YH6、YH10、LaH10和ThH10等[13-27],并且在高压下的富氢化物中发现了多种具有较高Tc的超导体,其中共价型氢化物(H3S)和笼状氢化物(LaH10等)被预言具有高于200 K 的Tc[13-14,17,19],随后被高压实验证实[28-32]。……
登录APP查看全文
