近日，吉林大学物理学院黄晓丽教授与吉林大学唐敖庆讲座教授、宁波大学崔田教授等人在三元氢化物超导体研究中取得重要进展，在A15型氢化物超导体中观测到了迄今最高的超导转变温度，研究成果以“Synthesis and Superconductivity of Ternary A15-(Lu, Y)₄H₂₃ at High Pressures”为题，发表在J. Am. Chem. Soc.杂志上。

在氢化物超导体研究领域，三元氢化物由于其化学多样性和结构可调性，为新型超导体研究开辟了新的研究平台。镥（Lu）作为重稀土元素，其电子构型确实表现出独特的全满4f电子壳层，这与轻稀土中的镧（La）在形式上具有相似的“无4f电子参与化学键”的特点。研究团队提出将Y元素引入Lu-H体系，构建三元氢化物Lu-Y-H，旨在通过原子尺寸差异和电子结构的协同调控，优化氢化物的超导性能，获得新型氢化物超导体。

研究团队利用氨硼烷（NH₃BH₃）作为氢源，在高压下通过激光加热Lu-Y合金，成功制备出A15型结构的三元氢化物Pm-3n (Lu, Y)₄H₂₃。高压原位电输运实验表明，该氢化物在215 GPa下超导转变温度（T_c）达到112 K，较二元体系Pm-3n Lu₄H₂₃（T_c =71 K）提升了60%，创下A15型超导体的最高T_c记录。此外，其上临界磁场（μ₀Hc₂(0)）较二元体系提升61%。同步辐射X射线衍射表明，Y的引入导致晶胞体积膨胀和H-H键长增大。理论计算进一步揭示，通过掺杂Y原子调控了电子能带结构和诱导声子软化，增加了费米面附近的电子态密度（N(ε_f)），电子-声子耦合常数从二元体系的1.82提升至3.12，从而提高了T_c。该研究工作在A15型氢化物超导体中观测到了迄今最高的超导转变温度，为多元富氢化物超导体的研究提供了新思路和新方向。

图：利用高温高压技术制备了A15型三元稀土氢化物Pm-3n (Lu, Y)₄H₂₃。

文章第一作者为吉林大学高压与超硬材料全国重点实验室博士研究生张可欣，通讯作者为吉林大学物理学院黄晓丽教授和宁波大学崔田教授。该研究得到了国家重点研发计划青年科学家项目的资助，同时也得到了上海同步辐射光源BL15U1线站及日本SPring-8同步辐射BL10XU线站的大力支持。

论文全文链接：

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.4c16805