重磅！室溫超導登頂今日Nature！

一、【導讀】

致密元素氫長期以來一直被預測為一種超高溫超導體，然而所需的極高壓力給確認這些超導相帶來了挑戰。超氫化物材料有望保留致密元素氫的超導特性，且壓力要低得多。如果超導材料存在于環境溫度和壓力條件下，那么它將具有巨大的應用潛力。盡管進行了數十年的研究，但這種理想狀態尚未實現。在環境壓力下，銅酸鹽是在最高臨界超導轉變溫度（T_c）下具有超導性的材料類，最高可達約133 K。在過去的十年中，高壓氫合金的“化學預壓縮”引領了對高溫超導性的研究，證明了T_c在兆巴壓力下接近二元氫化物中的水的凝固點。三元富氫化合物，如碳質硫氫化物，更適合于一個更大的化學空間，以潛在地改善超導氫化物的性質。

二、【成果掠影】

在此，美國羅徹斯特大學Ranga P. Dias教授等人（共同通訊作者）報告了在10 kbar時最大T_c為294 K的氮摻雜的氫化镥上的超導性的證據，即在室溫和近環境壓力下的超導性。在高壓和高溫條件下合成了該化合物，并在具有完全恢復性后，沿著壓縮路徑研究了其材料和超導性能，包括在有和沒有應用磁場的情況下與溫度相關的電阻，磁化強度與磁場曲線，交流和直流磁化率，以及熱容測量。同時，通過X射線衍射（XRD），能量色散X射線（EDX）和理論模擬為合成材料的化學計量提供了一些見解。然而，需要進一步的實驗和模擬來確定氫和氮的確切化學計量，以及它們各自的原子位置，在更進一步了解材料的超導狀態。

相關研究成果以“Evidence of near-ambient superconductivity in a N-doped lutetium hydride”為題發表在Nature上。

三、【核心創新點】

1.本文成功地制備了一種由99%氫氣，1%氮氣和純镥樣品構成的镥-氮-氫化合物，其具有超導性。

2.本文提出的材料超導性所需的壓力遠遠低于數百萬個大氣壓。

四、【數據概覽】

圖1 在近環境壓力下镥-氮-氫的超導性。? 2023 Springer Nature

圖2 镥-氮-氫系統與溫度和場相關的電阻和V-I行為。? 2023 Springer Nature圖3 磁化率。? 2023 Springer Nature

圖4 超導镥-氮-氫系統的比熱容測量。? 2023 Springer Nature

五、【成果啟示】

綜上所述，超導N摻雜氫化镥的物理性質將受到磁場、敏感性和熱容測量的更好約束。雖然所有其他高溫超導金屬氫化物都在多兆巴的壓力條件下被觀察到，但本文在10 kbar下發現的21℃超導材料肯定會引領一個新的材料科學領域的出現，在高壓物理領域以外的眾多新研究人員更容易獲得這樣的條件。

文獻鏈接：“Evidence of near-ambient superconductivity in a N-doped lutetium hydride”（Nature，2023，10.1038/s41586-023-05742-0）

本文由材料人CYM編譯供稿。