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    高压科学与技术团队在三元氢基高温超导体研究方面取得新进展
    发布日期: 2026-07-04  浏览:
  • 近期,吉林大学未来科学国际合作联合实验室、物理学院、物质模拟方法与软件教育部重点实验室科研团队在Journal of the American Chemical Society上发表题为“Observation of Superconductivity above 200 K in Pressure-Stabilized Cubic (Y,Ce)H10” 的研究工作。团队首次通过实验证实YH10结构单元对氢化物超导温度的增强效应,明确轻元素取代策略不仅能有效稳定氢笼结构,更可进一步优化氢化物超导性能。该研究成果为后续多元氢基超导体的可控制备与超导性能定向调控提供了关键实验依据与参考。

    马琰铭院士基于其提出的氢笼合物高温超导体的学术思路,近年来通过理论预言指导实验成功制备了LaH10、YH9、CaH6等一系列二元富氢高温超导体。随着二元富氢体系研究日趋成熟,受限于金属元素选择范围与现有实验条件,二元体系超导温度已陷入提升瓶颈,理论预测具有更高超导温度的立方相YH10至今仍未能在现有实验可达压强范围内制备。在此背景下,领域研究重心逐步转向组分调控自由度更高的三元氢化物体系。已有研究证实,金属元素掺杂取代可有效调控氢化物的超导温度,但目前仍缺乏YH10结构单元调控超导转变温度的直接实验依据。填补该项研究空白,对厘清金属离子在氢基超导体中的超导调控机理、揭示微观结构与超导物性的内在关联具有重要科学意义。

    本工作中,刘广韬教授等人将质量较轻的Y元素引入超导温度相对较低的二元Ce-H体系中,在150-170 GPa压强范围内成功制备出含YH10结构单元的替代型立方相(空间群Fm-3m)三元氢化物 (Y,Ce)H10。电输运测量表明该三元氢化物超导温度最高突破200 K,相较二元CeH10(~115 K)提升幅度达80%,为200 K以上温区的高温氢基超导体增添了新体系。研究团队依托邹勃教授、隋永明教授研制的高纯氘源制备对应氘化物,系统探究其超导温度演变规律,厘清了同位素效应系数随压强的变化特征,进一步证实氢化物高温超导机制归属于经典声子配对超导范畴。同时,刘寒雨教授与王泽方博士针对该体系开展完备的理论计算与机理分析,从理论层面完善并深化了对此类三元氢化物超导体系的物理认知。

    本项研究首次通过实验证实YH10结构单元对氢化物超导温度的增强效应,明确轻元素取代策略不仅能有效稳定氢笼结构,更可进一步优化氢化物超导性能。该研究成果为后续多元氢基超导体的可控制备与超导性能定向调控提供了关键实验依据与参考。

    该研究成果发表在J. Am. Chem. Soc.上,文章共同第一作者为吉林大学博士研究生杨永双、马传恒、王泽方以及周密教授,通讯作者为吉林大学刘广韬教授、王洪波教授和马琰铭院士。