十氫化鑭（LaH10）的Fm-3m相的晶體結構，高度對稱的氫籠包圍著鑭原子。頂部顯示了複雜的古典能源格局的草圖，其中存在許多極小值。另一方面，在底部，我們看到了一個完全重塑的，更簡單的量子能量態勢的草圖，其中只有一個最小值得以保留。圖片：材料物理中心
來自西班牙、義大利、法國、德國和日本的國際研究人員團隊進行的計算表明，有記錄的超導十氫化鑭（LaH10）化合物的晶體結構因原子的量子漲落而穩定。該結果表明，在富氫化合物中，超導性可能接近室溫，而其所需壓力遠低於以前經典計算所預期的壓力。結果今天發表在《自然》上。
達到室溫超導性是物理學中最大的夢想之一。它的發現將通過提供無損失的電力運輸，超高效的電動發動機和發電機，以及在不冷卻的情況下產生巨大磁場的可能性，將帶來一場技術革命。最近發現的超導體首推在硫化氫中為200K（-73℃），後來在LaH10中達到250K（-23℃），這引起了人們對這些材料的關注，為儘快達到室溫提供了希望。現在很清楚，富氫化合物可以是高溫超導體 - 至少在高壓下：但是兩項發現都超過了100吉帕斯卡（GPa），是大氣壓的一百萬倍。
在LaH10中獲得的250K是家用冰櫃正常工作的溫度，是迄今為止觀察到的超導體最熱的溫度。LaH10是由鑭和氫形成的超氫化物，最早在2017年的晶體結構預測中可能會出現高溫超導性。計算表明，在230吉帕斯卡以上，高度對稱的LaH10化合物（Fm-3m相）具有形成包圍鑭原子的氫籠（見圖）。據計算，該結構在較低壓力下會變形，從而破壞了高度對稱的結構。但是，2019年進行的實驗能夠在低得多的壓力（130和220 GPa）下合成高度對稱的化合物，並在此壓力範圍內測得250K附近的超導性。但是，創紀錄的超導體的晶體結構及其超導性仍然不完全清楚。
現在，得益於《自然》雜誌上發表的新結果，我們知道，在產生超導性的所有壓力範圍內，已經觀察到原子量子漲落「粘合」了LaH10的對稱結構。更詳細地，計算表明，如果將原子視為經典粒子，即作為空間中的簡單點，則結構的許多變形都傾向於降低系統的能量。這意味著經典的能源格局非常複雜，有很多最小值（見圖），就像變形很大的床墊一樣，因為有很多人站在上面。但是，當將原子像量子對象那樣處理，並用離域波函數進行描述時，能量格局將完全重塑：只有一個明顯的最小值（參見圖），這與高度對稱的Fm-3m結構相對應。量子效應以某種方式擺脫了床墊中的每個人，但只有一個人使床墊僅在一個點上變形。
此外，利用量子能態對臨界溫度的估計與實驗證據令人滿意。這進一步支持了Fm-3m高對稱結構，從而構成了超導記錄。