氢化物研究推动了实用可实现的超导性的前沿

得益于休斯顿大学陈晓佳领导的多国研究，科学在寻找不需要超高压即可发挥作用的超导体方面向前迈出了一步。

“长期以来，超导研究人员的目标是减轻甚至消除目前对温度和压力所需的关键控制，”夏威夷大学自然科学与数学学院 MD 安德森物理学教授、德克萨斯中心首席研究员陈说。呃超导。

超导材料(被定义为几乎不提供或不提供来自电阻或磁场的阻抗的材料)目前所需的特殊处理的演变表明，研究、医疗保健、医疗保健等领域的某些过程的效率有可能大幅提高。工业和其他商业企业可能很快就会成为现实。

但目前，成功实现超导所需的条件超出了许多潜在用户甚至许多研究实验室的资源。

陈解释说，降低超导的可达压力是当前氢化物研究的重要目标之一。 “但是这些实验在提供一系列令人信服的证据方面仍然面临挑战，”他说。

“例如，据报道，稀土氢化物在室温附近表现出超导性。这是基于对两个基本特征——零电阻状态和迈斯纳效应的观察，”陈说。

(1933 年发现的迈斯纳效应表明，当材料实现超导性时，磁性会减弱或逆转，为物理学家提供了一种测量这种变化的方法。)

“然而，这些超导稀土材料只有在极高的压力下才能达到目标。为了取得进展，我们必须尽可能降低合成压力，最好是在大气条件下，”陈解释道。

陈的团队通过选择导电介质——氢化物合金取得了突破，氢化物合金是实验室制造的金属物质，其中包含带有两个电子的氢分子。具体来说，他们使用钇-铈氢化物(Y 0.5 Ce 0.5 H 9 )和镧-铈氢化物(La 0.5 Ce 0.5 H 10 )。

铈 (Ce) 的加入被认为产生了关键的差异。

“这些观察结果是由于在这些超氢化物中引入 Ce 元素增强了化学预压缩效应，”陈解释道。

两篇期刊文章详细介绍了该团队的发现。最近，《自然通讯》重点关注钇-铈氢化物;另一本发表在《物理学杂志：凝聚态》中，重点关注氢化镧铈。

研究小组发现这些超导体可以保持相对较高的转变温度。换句话说，镧-铈氢化物和钇-铈氢化物能够在比以前实现的不太极端的条件下(在较低压力但保持相对较高的转变温度)下实现超导。

“这推动我们朝着可行且相对可用的超导介质的方向发展，”陈说。 “我们对电输运、同步加速器 X 射线衍射、拉曼散射和理论计算进行了多次测量，并验证了我们的发现。测试证实我们的结果保持一致。”

“这一发现指出了一条通往高温超导的途径，可以在许多当前的实验室环境中实现，”陈解释道。氢化物研究的前沿远远超出了氧化铜(也称为铜酸盐)设定的公认标准。

“要达到真正的环境条件，我们还有很长的路要走。我们的目标仍然是在室温和相当于我们熟悉的地面大气的压力下实现超导。所以研究仍在继续，”陈说。