南京大学再发Nature：证明N掺杂的Lu氢化物不存在室温超导特性

稀、饭 10个月前 (05-12) 1443浏览

一、导读

Ashcroft从理论上提出了金属氢和富氢材料，为探索室温超导性提供了有趣的平台。随后一些理论家提出由于内部化学压力的影响，多氢化物具有实现高温超导(HTS)的潜力。理论预测在高压(~200 GPa)下，转变温度(Tc)超过200 K的H₃S中，可以实验观察到了HTS。此后，越来越多的富氢超导体被发现，如LaH₁₀、CaH₆等。然而，根据对Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS)理论的基本理解，高温超导将依赖于非常强的电子-声子耦合和非常高的德拜温度。假设德拜温度为500 K，库仑屏蔽常数μ* = 0.13，则Tc = 100 K时所需的电子-声子耦合常数λ为12.2。这种巨大的λ不能允许稳定的晶格结构，因此这种高温超导只能在受到极高压力的保护时才能。

最近，N掺杂的Lu氢化物在1 GPa，294k条件报道了超导性，如果实验可重复，将是巨大的突破。Dasenbrock-Gammon等人报道LuH₃-δNε可以通过相对较低的压力(1-2 GPa)被调整为近环境超导体。在之前前的实验中，其他课题组在高压下同样报道了低Tc的超导性。因此，与上述Lu氢化物的结果相比，n掺杂氢化镥的近室温超导性的发现确实令人震惊。但其结果是否正确，还值得商榷。

二、成果掠影

近日，来自南京大学的祝熙宇、Qing Li和闻海虎教授在氮掺杂的氢化镥中发现了近环境超导性。这激发了全世界对探索低压下室温超导性的兴趣。通过高压高温合成技术，成功地获得了颜色为深蓝色的氮掺杂氢化镥(LuH2±xNy)，其x射线衍射证明其空间群为Fm3¯m。能量色散x射线光谱(EDS)证实了样品中氮的存在。在室温压力下，本工作观察到从350到2k的金属行为。通过施加从2.1到41 GPa的压力，本工作观察到颜色从深蓝色到紫色再到粉红色逐渐变化。通过测量压力从0.4到40.1 GPa的电阻，看到了逐渐改善的金属行为，而没有表现出低于2 K的超导性。高压下磁化强度的温度依赖性在100 ~ 320 K之间表现出非常弱的正信号，在100 K时磁化强度随磁场的增大而增大，这些都是100 K超导性所不具备的特征。因此，在低于40.1 GPa的压力下，氮掺杂的氢化镥不存在近环境超导性。相关成果以“Absence of near-ambient superconductivity in LuH2±xNy”为题发表在国际顶刊Nature期刊上。