在2022 年5 月20 日發表於《物理評論快報》上的一篇文章中，吉林大學研究團隊介紹了其合成的一種新型高溫超導體—— 籠形氫化鈣（CaH₆）。可知作為迄今打造的表現最佳的高溫超氫化物之一（同時也是稀土和錒系氫化物家族之外唯一的籠形氫化物），其在215 K 溫度和172 GPa（1.72 Mbar）高壓下具有超導性。

（圖自：吉林大學/ 王洪波）

Physics World報導稱：在理論化十年後，中國科學家終於合成了這種新型高溫超氫化物超導體。

至於超導性，特指材料可呈現沒有任何電阻的導電能力。當冷卻至超導轉變溫度（Tc）時，許多材料都可被觀察到這種現象。

而在Bardeen-Cooper-Schrieffer 的’常規’超導理論中，其特指電子克服了相互間的電排斥、形成了所謂的庫珀對，然後超電流便可不受阻礙地穿過材料。

自1911 年首次在低於4.2 K 的Tc 固體汞中觀察到超導性之後，研究人員一直未放棄尋找各種室溫超導體。

若能在常溫條件下得到應用，此類超導材料將極大地提升發電機和輸電線的效率。

同時常見的超導應用也可受益於此，比如粒子加速器中超導磁體的製造也將更輕鬆且實惠。

研究配圖- 1：激光加熱/ 190 GPa 結構體

現在，吉林大學物理學院旗下的超硬材料國家重點實驗室的一支研究團隊，已經順利合成了一種含有鹼土金屬（而不是稀土金屬/ 錒系元素）的新型超氫化物。

研究人員聲稱，這一發現為目前尚未探索的一類超導體研究敞開了新的大門。事實上，早在十年前，就有理論預測CaH₆ 是一種獨特的籠形超導體。

問題在於，因為鈣和氫具有高反應性，CaH₆ 的實際材料合成一直相當困難。如果只在低壓環境中嘗試結合這兩種元素，結果往往是氫化物的氫含量低到讓人不悅。

研究配圖- 2：激光加熱樣品在170 GPa 高壓下的光學顯微照片/ 電阻測量

為克服這方面的困難，研究人員試著將氨硼烷（BH₃NH₃）作為氫源，然後在高溫高壓條件下通過Ca 與H₂ 之間直接反應來合成CaH₆ 。

王洪波副教授解釋稱：“我們使用了一種特殊的樣品加載方法，並在金剛石砧台中以接近200 GPa 和2000 K 的溫度合成材料”。

然後他們小心翼翼地將微電極安裝在砧台的尖端，以進行後續的電導率測量。

研究配圖- 3：磁場環境中的電阻溫度依賴性

電阻的急劇下降，與之前該團隊在高壓下開展的其它超導轉變研究非常相似，且他們已多次成功復現。

得益於最新的研究工作，其有望促進大家對超導性的深入理解、甚至催生新穎的三元鈣基超氫化物。

目前他們正忙於根據自身和其他團隊的計算來探索更廣泛的超導材料，並堅信可以找到具有更高Tc 值的更多超氫化物。

有關這項研究的詳情，已經發表在2022 年5 月20 日出版的《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。

原標題為《壓力為172 GPa、壓力高達215 K的籠形氫化鈣CaH₆中的高溫超導相》。