近日，吉林大学计算方法与软件国际中心马琰铭教授研究团队在高压超导富氢化合物研究领域再获新突破。相关研究成果以“High-Temperature Superconducting Phase in Clathrate Calcium Hydride CaH6 up to 215 K at a Pressure of 172 GPa”为题，于2022年04月20日在线发表于Physical Review Letters杂志上。
自1911年发现超导电性以来，实现室温超导一直是物理学的最终目标之一。近期发现的一系列稀土金属(RE)、锕系金属(AC)笼型氢化物高温超导体，刷新了超导转变温度的记录，开辟了超导研究的新时代。早在2012年，我院马琰铭教授科研团队就在理论上提出了首个金属笼型氢化物高温超导体CaH6，并指出氢笼结构是提高超导转变温度的关键[PNAS 109, 6463 (2012)]。这一突破性的工作引领了后续一系列RE/AC元素金属笼型氢化物高温超导体的理论设计与实验发现。然而经过近10年的实验探索，首个金属笼型氢化物CaH6一直没有被实验合成。这不仅阻碍了人们对金属笼型氢化物超导和稳定机理的理解，也阻碍了对非RE/AC元素金属笼型氢化物的进一步设计。
图：CaH6超导转变温度在172GPa高达215 K
马琰铭研究团队以单质Ca与BH3NH3为初始反应物，在160 ~ 190 GPa和2000 K的温压条件下成功合成了首个被提出的金属笼型氢化物CaH6，并观测到CaH6在172 GPa下具有215 K的超导转变温度，创造了非RE/AC元素氢化物的最高超导转变温度记录。此外，CaH6在0 K下具有203 T的超导上临界磁场，属于强第二类超导体。该研究工作也对最近高压氢化物超导体领域中出现的部分质疑进行了相关实验分析，为理解氢化物超导做出了实质性贡献。CaH6是迄今为止合成的首个非RE/AC元素金属笼型氢化物，标志着这种特殊结构存在于其他金属氢化物中的可能性。该研究工作能够显著扩大超导材料的研究范围，为将来在更多样化的材料类别中寻找室温超导体提供参考。
该成果得到了媒体的广泛关注，获得Physical Review Letters编辑推荐(Editors’ Suggestion)，并获得Physics 专栏以“Elusive Superconducting Superhydride Synthesized”为题的亮点报道(Featured in Physics)。
该研究成果的第一作者为吉林大学2019级博士研究生马良、2021级博士研究生王奎和我中心谢禹教授。通讯作者为王洪波副教授、刘广韬副教授和马琰铭教授。
论文全文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.167001
