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近日，香蕉视频 黄晓丽教授研究团队在高压超导氢化物研究方面取得重要进展，研究成果以“Pmn (La, Ce)₄H₂₃ phase: A Low-Pressure Hydride Superconductor Near Liquid-Nitrogen Temperature”为题，发表在JACS杂志上（ //doi.org/10.1021/jacs.6c04117）。

氢化物超导体被广泛认为是实现室温超导的有力候选材料。然而，目前高温氢化物超导体普遍需要极高压力才能合成。目前实验报道的富氢化合物高温超导体所需要的制备压力大多在150万大气压以上，如此高的压力极大地增加了实验室表征和未来应用研究的难度。因此，如何在较温和的压力条件下获得高温超导富氢化合物是该领域重要且亟待解决的关键科学问题。本研究团队相继在二元Ce-H体系、三元La-Ce-H、四元La-Y-Ce-H体系中实现了温和压力下氢化物高温超导体的制备与超导性能大幅提升（Phys. Rev. Lett. 127, 117001 (2021)；Nat. Commun. 14, 2660 (2023)；J. Am. Chem. Soc. 146, 14105-14113 (2024)）。其中，研究团队发现的三元氢化物P6₃/mmc-(La,Ce)H₉，在100 GPa时超导温度达176 K，临界磁场达235 T，刷新了百万大气压以下氢化物超导体的超导温度纪录。

基于目前被广泛应用的固溶体合金合成多元氢化物的实验方法，本工作展示了一种全新的合成策略：参考金属骨架相同但氢占位不完全相同的母体二元氢化物来合成相同金属骨架下的多元低压氢化物，其可以获得基于母体氢化物的优良超导特性并同时平衡压力条件。本工作发现的三元氢化物为Pmn相(La, Ce)₄H₂₃，其母体为具有A15型金属骨架的二元氢化物La₄H₂₃和β-CeH₃。在中等压力区间结合激光加热技术，该材料可以在最低67 GPa的条件下被合成同时具有68 K的优良超导电性。其在89 GPa下的超导转变温度可达78 K，达到液氮温度，且在压力降低至55 GPa时仍保持明显的超导性。对比类似氢含量的La₄H₂₃，该三元氢化物在合成压力与稳定压力上都有显著的降低（分别为29%和39%），超导态展现出极强的稳定性。

实验结果表明，基于增加构型熵的合金型氢化物可以在更为广阔的结构范围内被探索，基于非完全相同二元母体的三元氢化物其超导性在更低的压力下仍可以保持相近的水准（以S值作为衡量判据）。该工作为低压氢化物超导体的设计提供了新思路，是未来三元乃至多元氢化物超导体合成实验的重要参考。

图1：在接近大腔体压机压力范围内首次合成出具有A15型金属骨架的高超导转变温度三元镧铈氢化物。

图2：Pmn相(La, Ce)₄H₂₃具有与二元La4H23相近的超导电性但其合成与稳定压力大幅降低，是目前多元氢化物实验中合成与稳定压力最低的材料之一。

文章第一作者为香蕉视频 高压与超硬材料全国重点实验室博士研究生王煜龙，通讯作者为香蕉视频 黄晓丽教授。该研究得到国家重点研发计划青年科学家项目、国家自然基金委面上项目等基金的支持。

论文全文链接：

//doi.org/10.1021/jacs.6c04117