近日，我实验室黄晓丽教授和吉林大学唐敖庆讲座教授、宁波大学崔田教授等人，在高压超导富氢化合物研究方面又取得突破性进展。研究成果以“High-temperature superconductivity up to 223 K in the Al stabilized metastable hexagonal lanthanum superhydride”为题，发表在National Science Review杂志上。

新型高温超导相一直是超导研究领域的焦点和目标。目前实验上已经获得了几种具有高温超导性的氢化物，但是实验制备T_c>200 K的高温超导材料仍然极具挑战性。亚稳相通常具有优越的性质，新型亚稳相的发现是物理和材料科学领域获得创新性成果的重要途径。在超导研究领域中，亚稳相是提高T_c或降低稳定压力的重要候选体系。以高压原位实验技术为核心，截获超导性质优异的亚稳富氢化合物是目前存在的关键科学问题。课题组通过引入适当含量的Al原子，成功将理论预测在420 GPa以上才能稳定的P6₃/mmc-LaH₁₀稳定至146 GPa，其超导转变温度最高可达223 K。此项工作对三元及多元超导富氢化合物的研究有着重要的参考意义，同时为获得具有优异超导性质的亚稳态高温超导富氢化合物提供了一种新策略。

图：高温超导相La-Al-H样品的超导电性实验研究

课题组通过磁控溅射沉积方法将Al原子引入到La-H体系中。在对初始La-Al元素比例为0.8:0.2的样品中，原位高压电学实验测量中发现了两个超导相，高T_c相为~178 K，低T_c相则为~55 K。此外通过在选定的温度范围内测量作为外部磁场μ₀H_c函数的等温电阻，进一步验证了这两个超导相的存在。在高达32T的强磁场下，给出了La-Al-H样品的上临界磁场[H_c2(0)]的测量结果。通过WHH模型拟合发现高T_c相的上临界磁场在146 GPa下高达 223 T，远高于目前实验上已经报道的其他高温超导体的临界磁场。高压下原位同步辐射XRD测量帮助我们确定了两个超导相的晶体结构分别是：P6₃/mmc-(La, Al) H₁₀和I4/mmm-(La, Al) H₄。值得注意的是，在立方结构的富氢化合物家族之外，这种具有六方对称性的新型镧超氢化物的T_c也超过了200 K。另外，与二元LaH₁₀相比，P6₃/mmc-(La, Al) H₁₀体积的微小膨胀，表明Al原子可能填充到LaH₁₀晶格的间隙中，而不是形成传统的三元合金超氢化物。

该研究成果的第一作者为吉林大学陈诉博士和合肥国家强磁中心的钱英才硕士，通讯作者为黄晓丽教授和吉林大学唐敖庆讲座教授、宁波大学崔田教授。该工作得到了国家重点研发计划青年科学家项目、国家自然基金委项目、上海光源同步辐射BL15U1线站及合肥强磁中心的大力支持。

论文全文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwad107