南京大學再發Nature：證明N摻雜的Lu氫化物不存在室溫超導特性

稀、飯 4個月前 (05-12) 1103瀏覽

一、導讀

Ashcroft從理論上提出了金屬氫和富氫材料，為探索室溫超導性提供了有趣的平臺。隨后一些理論家提出由于內部化學壓力的影響，多氫化物具有實現高溫超導(HTS)的潛力。理論預測在高壓(~200 GPa)下，轉變溫度(Tc)超過200 K的H₃S中，可以實驗觀察到了HTS。此后，越來越多的富氫超導體被發現，如LaH₁₀、CaH₆等。然而，根據對Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS)理論的基本理解，高溫超導將依賴于非常強的電子-聲子耦合和非常高的德拜溫度。假設德拜溫度為500 K，庫侖屏蔽常數μ* = 0.13，則Tc = 100 K時所需的電子-聲子耦合常數λ為12.2。這種巨大的λ不能允許穩定的晶格結構，因此這種高溫超導只能在受到極高壓力的保護時才能。

最近，N摻雜的Lu氫化物在1 GPa，294k條件報道了超導性，如果實驗可重復，將是巨大的突破。Dasenbrock-Gammon等人報道LuH₃-δNε可以通過相對較低的壓力(1-2 GPa)被調整為近環境超導體。在之前前的實驗中，其他課題組在高壓下同樣報道了低Tc的超導性。因此，與上述Lu氫化物的結果相比，n摻雜氫化镥的近室溫超導性的發現確實令人震驚。但其結果是否正確，還值得商榷。

二、成果掠影

近日，來自南京大學的祝熙宇、Qing Li和聞海虎教授在氮摻雜的氫化镥中發現了近環境超導性。這激發了全世界對探索低壓下室溫超導性的興趣。通過高壓高溫合成技術，成功地獲得了顏色為深藍色的氮摻雜氫化镥(LuH2±xNy)，其x射線衍射證明其空間群為Fm3ˉm。能量色散x射線光譜(EDS)證實了樣品中氮的存在。在室溫壓力下，本工作觀察到從350到2k的金屬行為。通過施加從2.1到41 GPa的壓力，本工作觀察到顏色從深藍色到紫色再到粉紅色逐漸變化。通過測量壓力從0.4到40.1 GPa的電阻，看到了逐漸改善的金屬行為，而沒有表現出低于2 K的超導性。高壓下磁化強度的溫度依賴性在100 ~ 320 K之間表現出非常弱的正信號，在100 K時磁化強度隨磁場的增大而增大，這些都是100 K超導性所不具備的特征。因此，在低于40.1 GPa的壓力下，氮摻雜的氫化镥不存在近環境超導性。相關成果以“Absence of near-ambient superconductivity in LuH2±xNy”為題發表在國際頂刊Nature期刊上。