主题报告
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高压下室温超导探索的概述
毛河光 中国科学院外籍院士 北京高压科学研究中心
近20年来在高压下发现许多前所未知的新型富氢超导材料,其超导温度(Tc)屡创新高接近室温。不仅为高压凝聚态物理带来了令人惊喜的热点和理论与实验研究的聚焦;甚至进入了广阔的科学界及一般群众的话题。此刻正宜回顾历程归结教训展望将来。新方向源于2003年Neil Ashcroft探索超高压金属氢开辟的蹊径。他认为富氢化合物相当于在氢中加掺杂,应该能降低金属化所需压力。而氢的质量极低声子频率极高,其金属可能是高温超导。后续的实验虽然发现GeH4在高压下可以超导,但Tc并不高。直到2015年德国马普所发现硫化氢的体系200GPa之上Tc达到205K,才打破铜系氧化物保持了20年的高压Tc=164K记录。理论和实验真正的结合,始于2012年吉林大学马琰铭组理论计算,认识到氢的笼状结构是高温超导的关键。2019年马普所用实验证明氢笼状结构的LaH10在170GPa的Tc可以达到250K。一时多种氢笼状结构的富氢化合物在超高压被发现有高温超导现象,超导和高压领域立见沸腾。追求室温超导的热潮之下,也产生了些波折。2020年Ranga Dias研究组宣称含碳硫化氢在267GPa Tc达到288K。但原始数据经不起严谨的分析质疑,两年后被Nature撤稿。2023年该组又宣称富氢的Lu-N-H体系,在1 GPa时就能有297K超导,但两个月内就被南京大学闻海虎组的实验否定了。这些波折更强化了高压高温超导实验证据的严格标准。至今所有富氢高温超导都需要足够压力把氢分子变成笼状结构的氢原子,无法在常压保存。发展金刚石包裹体技术,将是未来实现在常压环境保持高压超导性的可能途径。