材料發(fā)現(xiàn)的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是找到高溫超導(dǎo)體。 長(zhǎng)期以來(lái)，氫和氫化物材料一直被認(rèn)為是 具有常規(guī) 聲子介導(dǎo)超導(dǎo) 性的有前途 材料。 然而，穩(wěn)定這些材料所需的高壓限制了它們的應(yīng)用。

電子形成庫(kù)珀對(duì)的趨勢(shì)，這是BCS超導(dǎo)背后的機(jī)制，其必須與電子-電子和電子-聲子耦合、磁性、電荷密度波、無(wú)序和結(jié)構(gòu)畸變引起的其他不穩(wěn)定性競(jìng)爭(zhēng)。

在此研究中，作者 展示了 高通量計(jì)算的結(jié)果， 考慮了在常壓下來(lái)自整個(gè)周期表中廣泛的高對(duì)稱性三元?dú)浠?/strong> 。然后，在直接估計(jì)超導(dǎo)臨界溫度之前，通過(guò)考慮熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和磁穩(wěn)定性來(lái)減少這種大的組成空間。這種方法揭示了 一種亞穩(wěn)態(tài)常壓氫化 物超導(dǎo)體M g ₂ IrH ₆ ，其預(yù) 測(cè)臨界溫度為160 K ， 與超導(dǎo)銅酸鹽的最高溫度相當(dāng) 。

這項(xiàng) 研究 提出了一種通過(guò)結(jié)構(gòu)相關(guān) 絕緣體 M g ₂ IrH ₇ 的合成 路線 ，該絕緣體在15 GPa以上熱力學(xué)穩(wěn)定，并討論了這樣做的潛在挑戰(zhàn)。 從 M g ₂ IrH ₇ 中提取間隙氫代表了一種產(chǎn)生超導(dǎo) M g ₂ IrH ₆ 的可行途徑 ，盡管競(jìng)爭(zhēng)相之間的動(dòng)力學(xué)勢(shì)壘值得仔細(xì)考慮。這項(xiàng)研究通過(guò)計(jì)算證明了高溫氫化物在常壓下的可行性，并反映了對(duì)氫化物超導(dǎo)性的謹(jǐn)慎但積極的展望。

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圖1  (a) 相對(duì)于立方 M g ₂ IrH ₇ 相， Mg-Ir-H相 形成焓的壓力依賴性； (b-d) M g ₂ IrH ₇ 和 M g ₂ IrH ₆ 的晶體結(jié)構(gòu)

圖2  PBEsol計(jì)算20 GPa下的三元凸包圖

圖3 M g ₂ IrH ₆ 費(fèi)米面各向異性超導(dǎo)能隙Δ _k 的能量依賴分布直方圖

圖4  在常壓下 Fm-3m M g ₂ IrH ₆ 的電子能帶結(jié)構(gòu)和投影態(tài)密度

圖5  (a) 布里淵區(qū) 中 沿高對(duì)稱路徑的聲子色散；(b) 總 聲子態(tài) 密度和投影態(tài)密度；(c)各向同性Eliashberg 譜函數(shù) α ² F (ω)和累積頻 率依賴的電子-聲子耦合強(qiáng)度λ(ω)

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【 論文鏈接 】

Dolui, K., Conway, L.J., Heil, C . et al. Feasible Route to High-Temperature Ambient-Pressure Hydride Superconductivity . Phys. Rev. Lett. , 2024 , 132, 166001. https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.132.166001

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【其他相關(guān)文獻(xiàn)】

[1] Ferreira, P.P., Conway, L.J., Cucciari, A. et al. Search for ambient superconductivity in the Lu-N-H system. Nat. Commun ., 2023 , 14, 5367. https://doi.org/10.1038/s41467-023-41005-2

[2]  Sanna, A., Cerqueira, T.F.T., Fang, YW. et al. Prediction of ambient pressure conventional superconductivity above 80 K in hydride compounds. npj Comput. Mater. , 2024 , 10, 44. https://doi.org/10.1038/s41524-024-01214-9

(純計(jì)算)吉林大學(xué)劉寒雨團(tuán)隊(duì)Phys. Rev. B: 高壓下YSrH22中的潛在高溫超導(dǎo)性

(純計(jì)算)北京大學(xué)Phys. Rev. B: 常壓下Al4H中聲子介導(dǎo)的超導(dǎo)性

(純計(jì)算)吉林大學(xué)段德芳/崔田團(tuán)隊(duì)Phys. Rev. B: 高壓下超價(jià)氫化物的橢球節(jié)點(diǎn)表面半金屬的理論設(shè)計(jì)

(純計(jì)算)墨西哥普埃布拉自治大學(xué)Phys. Rev. B: 超導(dǎo)YH6的同位素效應(yīng)和臨界磁場(chǎng)

(純計(jì)算)北京大學(xué)Nano Lett.: (Be4)2H納米超晶格中的少氫高Tc超導(dǎo)性

(純計(jì)算)北京大學(xué)史俊杰團(tuán)隊(duì)Adv. Funct. Mater.: 少氫金屬鍵合的鈣鈦礦超導(dǎo)體MgHCu3

(純計(jì)算)東北師范大學(xué)J. Mater. Chem. A: 反螢石型電子化合物Ca2H中的超導(dǎo)性

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