在過去的五年里，很少有科學(xué)家成功利用非常高的壓力，來產(chǎn)生富含氫的金屬氫化物，這種金屬氫化物在-20攝氏度左右就能變成超導(dǎo)物質(zhì)。

因此，這種金屬氫化物的過渡溫度，比其他材料的過渡溫度要高得多，而其他材料只有在-200攝氏度時才具有超導(dǎo)性。然而金屬氫化物的行為為何不同？在很長一段時間內(nèi)都是未知的?，F(xiàn)在，來自巴伐利亞地球研究所(BGI)和拜羅伊特大學(xué)晶體學(xué)實驗室的一個研究小組：

已經(jīng)通過實驗證明并從理論上描述了金屬氫化物中的氫原子在高壓下開始相互作用。這一知識可以使我們對超導(dǎo)態(tài)及其起源有更深入的了解?，F(xiàn)在有了一個設(shè)計金屬氫化物有價值的起點，這種金屬氫化物可能在更高的溫度下變得超導(dǎo)。利用巴伐利亞地球研究所的高壓研究新技術(shù)，可以合成這些材料，并通過現(xiàn)場實驗直接檢驗理論預(yù)測。高壓下的測量結(jié)果將反過來對理論假設(shè)產(chǎn)生影響。因此，能夠越來越精確地預(yù)測原子過程，從而知道如何使金屬氫化物進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)。

基于理論預(yù)測和經(jīng)驗測量的相互作用，研究人員想要合成新的材料，從而達(dá)到接近正常環(huán)境溫度的過渡溫度。總有一天，這些材料會對電能運輸產(chǎn)生決定性的影響。即便如此，還有一個障礙仍然存在：金屬氫化物只有在其高壓縮程度持續(xù)存在的情況下，才會表現(xiàn)出超導(dǎo)性。壓力一減小，材料就會分解。然而，如果這種超導(dǎo)體在正常條件下被證明是穩(wěn)定的，未來可能會有重要的技術(shù)應(yīng)用，了解氫在金屬氫化物中的行為是理解其電子性質(zhì)的關(guān)鍵。

通過觀察到一個明顯偏離理想的金屬行為之間64GPa和110 GPa的壓力，這表明壓力誘導(dǎo)H-H相互作用。伴隨從頭計算支持這一結(jié)果，揭示了電子密度插入子晶格的形成，這增強了氫對費米能級電子密度的貢獻(xiàn)。這項研究表明，壓力誘導(dǎo)的H-H相互作用可以發(fā)生在金屬氫化物中，其壓縮比以前認(rèn)為的要低得多，H-H距離也比以前認(rèn)為的要大得多，這刺激了尋找新高溫超導(dǎo)體另一種途徑的產(chǎn)生。

博科園｜研究/來自：拜羅伊特大學(xué)

參考期刊《物理評論X》

DOI: 10.1103/PhysRevX.9.031008

博科園｜科學(xué)、科技、科研、科普

關(guān)注【博科園】看更多大美宇宙科學(xué)哦