博科園：本文為超導物理學類在過去的五年裡，很少有科學家成功利用非常高的壓力，來產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物質。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性。然而金屬氫化物的行為為何不同？在很長一段時間內都是未知的。現在，來自巴伐利亞地球研究所(BGI)和拜羅伊特大學晶體學實驗室的一個研究小組：
已經通過實驗證明並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態及其起源有更深入的了解。現在有了一個設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。利用巴伐利亞地球研究所的高壓研究新技術，可以合成這些材料，並通過現場實驗直接檢驗理論預測。高壓下的測量結果將反過來對理論假設產生影響。因此，能夠越來越精確地預測原子過程，從而知道如何使金屬氫化物進入超導狀態。
基於理論預測和經驗測量的相互作用，研究人員想要合成新的材料，從而達到接近正常環境溫度的過渡溫度。總有一天，這些材料會對電能運輸產生決定性的影響。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存在的情況下，才會表現出超導性。壓力一減小，材料就會分解。然而，如果這種超導體在正常條件下被證明是穩定的，未來可能會有重要的技術應用，了解氫在金屬氫化物中的行為是理解其電子性質的關鍵。
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H-H相互作用。伴隨從頭計算支持這一結果，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。這項研究表明，壓力誘導的H-H相互作用可以發生在金屬氫化物中，其壓縮比以前認為的要低得多，H-H距離也比以前認為的要大得多，這刺激了尋找新高溫超導體另一種途徑的產生。
博科園｜研究/來自：拜羅伊特大學參考期刊《物理評論X》DOI: 10.1103/PhysRevX.9.031008博科園｜科學、科技、科研、科普