beat365官方网站凝聚态物理與材料物理研究所、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室史俊傑教授課題組提出了少氫金屬鍵氫化物常壓高溫超導材料設計創新思想，取得重要進展，主要成果以标題“少氫常壓延展性良好的(Be₄)₂H納米超晶格的高溫超導電性”（Few-Hydrogen High‑T_c Superconductivity in (Be₄)₂H Nanosuperlattice with Promising Ductility under Ambient Pressure）于2023年8月21日在線發表于《納米快報》（Nano Letters）。

自1911年昂内斯（Onnes）首次發現汞的超導電性至今，設計和尋找高溫甚至室溫超導材料成為公認的凝聚态物理的跨世紀難題，近期宣稱的所謂室溫超導也因此成為萬衆矚目的熱點。基于傳統的Bardeen-Cooper-Schrieffer （BCS）理論，近年來人們利用超高壓技術研究了一些多氫材料的高溫超導電性，其超導轉變溫度已接近室溫，例如，LaH₁₀的超導轉變溫度T_c在170-200 GPa下高達250-260 K。然而，這類化合物大多在幾百GPa的壓強（完全脫離實際應用）下才能穩定存在，高的氫濃度直接導緻了多氫材料差的延展性，加上實驗制備條件苛刻，如何實現常壓高溫甚至室溫超導電性并保持良好延展性，是該領域急需解決的關鍵瓶頸問題。

圖1. 少氫金屬鍵氫化物(Be₄)₂H納米超晶格的設計思路與晶體結構。

瞄準該關鍵問題，綜合前人的成功經驗并結合課題組自己的深入探索和思考，開辟了少氫金屬鍵氫化物常壓高溫超導材料設計新思路（圖1）。通過在兩個密堆積的铍單層（A和B）中插入一個六角氫單層（C），形成一種新的穩定的以…ABCABC…方式堆疊的少氫金屬鍵層狀铍氫化物(Be₄)₂H納米超晶格，它具有比多氫、銅酸鹽和鐵基超導體更好的延展性，與傳統的多氫共價鍵高溫超導體在幾百GPa下延展性差的設計策略完全相反。預言(Be₄)₂H納米超晶格是聲子介導的Eliashberg常壓高溫超導體，其超導轉變溫度T_c~78 K，填補了液氮溫區延展性好的高溫超導材料缺失的空白（圖2）。該成果近期發表于《納米快報》。更進一步，将該創新設計思想應用于鎂氫化物(Mg₄)₂H，發現從非超導體Mg到(Mg₄)₂H，超導轉變溫度顯著提高到37 K，可比拟MgB₂，相關成果近期發表于《物理化學化學物理》（Phys. Chem. Chem. Phys., 2023, 25, 21037-21044）。

圖2. 體超導材料的臨界溫度與發現年代的關系。

最近，該課題組在少氫金屬鍵鈣钛礦常壓高溫超導材料研究方面也取得重要進展。通過構建金屬鍵鈣钛礦氫化物材料在常壓下實現了良好的高溫超導電性。發現了第一個鋁基高溫超導材料Al₄H，并命名為金屬鍵鈣钛礦，具有高的T_c~54 K，把最常用的鋁導線變成了延展性良好的高溫超導材料（圖3），具有潛在的應用價值，相關成果近期發表于《物理評論B》（Phys. Rev. B, 2023, 108, 054515 (arXiv: 2301.09032))。

圖3. 金屬鍵鈣钛礦Al₄H 的 (a) 電子局域函數和 (b) 超導能隙随溫度的變化關系。

史俊傑是相關論文的通訊作者，史俊傑課題組的2020級博士生賀勇是相關論文的獨立第一作者，beat365官方网站凝聚态物理與材料物理研究所呂勁研究員和王新強教授等參與相關讨論。該研究工作得到了人工微結構和介觀物理國家重點實驗室的支持。

論文原文鍊接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c02213