近日，吉林大学教授黄晓丽和吉林大学唐敖庆讲座教授、宁波大学教授崔田等人，在高压超导富氢化合物研究方面再次取得突破性进展。研究成果以“Enhancement of superconducting properties in the La–Ce–H system at moderate pressures”为题，发表在Nature Communications 14, 2660 (2023)杂志上。

2023年3月8日，全世界的学术圈都被一个消息震动了，来自美国罗切斯特大学科学家Ranga Dias宣称他们在Lu-N-H体系中实现了室温超导特性（1 GPa, T_c~294 K）。迄今为止，这一研究结果受到多方质疑，但是富氢化合物超导体再一次成为超导领域内关注的焦点。根据化学压缩的基本原则，在固态氢晶格基础上引入非氢元素，从而改变氢原子的成键方式，增大费米面处电子态密度，有利于获得性能优异的富氢化合物超导体。非氢元素种类的增加极大地扩充了候选体系的范围，因此三元及多元等富氢化合物成为高温超导体的富矿。在三元体系研究中，相较于理论计算研究进展如火如荼，实验研究受到前驱物及反应路径等因素的影响进展缓慢。因此，从实验上获得新型的三元富氢化合物超导体极具挑战性。

在前期研究中，本课题组利用高温高压多种实验技术途径，发现了几种新型富氢化合物超导体，例如，百万大气压以下超导转变温度超过百K、类金属氢子晶格的超氢化物CeH₉和CeH₁₀ (Nat. Commun. 2019, 10, 3461; Phys. Rev. Lett. 2021, 127, 117001)，以及超导温度超过220K的亚稳六角相La-Al-H化合物(Natl. Sci. Rev., doi: 10.1093/nsr/nwad107)等。在本工作中，课题组以La-Ce固溶体合金为前驱物，在高温高压条件下成功合成高温超导La-Ce-H化合物，在100 GPa时T_c高达176 K，H_c2(0)高达235 T；在104 GPa时，T_c可达180 K。值得注意的是，该三元富氢化合物超导体能稳定至90 GPa以下。课题组还合成了新型二元富氢化物La-H，在78 GPa时T_c可达103 K。实验结果显示，La-Ce-H体系中的无序状态不仅提高了超导性能，并且能稳定至较低压力，是目前已知的1Mbar以下超导温度最高的合金型富氢化合物超导体。此项工作对三元及多元富氢化合物超导体的研究有着重要的参考意义，验证了无序多元氢化物中也存在优异的超导性质。同时，课题组提出了一种在温和压力条件下寻找高温超导氢化物的新策略，即使用多个适当的元素组成初始合金来最大化富氢化合物的构型熵。

图：三元富氢化合物超导体La-Ce-H的结构和超导电性研究。

(a) P6₃/mmc-(La,Ce)H_9-10结构模型；(b) La-Ce-H样品超导转变随外加磁场的变化，插图为拟合得到的上临界磁场；（c)La-Ce-H样品的同步辐射XRD衍射，插图为积分后的衍射斑；（d) 二元La-H、Ce-H以及三元La-Ce-H的超导转变温度随压力的变化。

该研究成果的第一作者为吉林大学陈吴昊博士，通讯作者为吉林大学黄晓丽教授和吉林大学唐敖庆讲座教授、宁波大学崔田教授。该工作得到了国家重点研发计划青年科学家项目、国家自然基金委项目、上海光源同步辐射BL15U1线站的大力支持。

全文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-38254-6