近日，吉林大学物理学院马琰铭院士团队在高压氢基超导体研究中取得重要进展。相关研究成果以“Hydrogen-Vacancy-Induced Stable Superconducting Niobium Hydride at High Pressure”为题，于2025年3月21日发表于《Journal of the American Chemical Society》。

近年来，高压条件下的氢基高温超导体研究取得了一系列突破性进展。科学家们相继在La-H、Y-H和Ca-H体系中发现了临界温度超过200K的高温超导体。理论和实验研究表明，富氢化合物高温超导电性的产生与氢主导的费米面电子态密度及强电声子耦合密切相关。深入解析氢元素的行为对于理解氢化物的物理机制及进一步调控其超导温度具有关键意义。然而，在超高压条件下，氢元素信息（如含量）的实验确定仍面临巨大挑战。目前，相关研究普遍基于理想化学计量比的晶体模型进行分析，忽略了氢缺陷对氢化物稳定性和超导电性的重要影响。

该研究在高压极端条件下成功合成了非化学计量比的超导相NbH_4-δ，并结合实验表征和理论模拟，首次在高压下Nb-H体系中获得了氢空位存在的确切证据。分析表明，氢空位以及其引发的构形熵等效应在稳定该氢化物方面发挥着关键作用。该研究为探索高压下非化学计量超导氢化物的氢空位、稳定性和超导电性提供了独特的平台，并为在实验可及压强范围内寻找稳定的氢基高温超导体开辟了新的研究方向。

图1. 非化学计量比NbH_4-δ的压缩状态方程和晶体结构示意图。

吉林大学物理学院博士研究生马传恒和马原为本文的共同第一作者。通讯作者为物理学院刘广韬教授、刘寒雨教授和马琰铭院士。该工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的资助。

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https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.4c15868