记录超导体受原子量子涨落的影响

时间：2021-09-18 19:52:33 来源：

LaH10的Fm-3m相的晶体结构，其中高度对称的氢笼包围着镧原子。顶部显示了复杂的古典能源格局的草图，其中存在许多极小值。另一方面，在底部，我们看到了一个完全重塑的，更简单的量子能量态势的草图，其中只有一个最小值得以保留。

来自西班牙，意大利，法国，德国和日本的国际研究人员团队进行的计算表明，有记录的超导LaH10化合物的晶体结构被原子量子涨落所稳定。该结果表明，在富氢化合物中，超导性可能接近室温，而其压力远低于以前经典计算所预期的压力。研究结果于2020年2月5日由著名的《自然》杂志发表。

达到室温超导性是物理学中最大的梦想之一。它的发现将通过提供无损耗的电力运输，超高效的电动发动机或发电机，以及在不冷却的情况下产生巨大磁场的可能性，带来一场技术革命。最近的超导发现首先在硫化氢中为200开尔文，后来在LaH10中为250开尔文，这引起了人们对这些材料的关注，从而为尽快达到室温提供了希望。现在很清楚，富氢化合物可以是高温超导体。至少在高压下：两项发现都超过了100吉帕斯卡，是大气压的一百万倍。

CFM的Ion Errea，Raffaello Bianco和Francesco Belli。

在LaH10中获得的º250开尔文（-23C）是家用冰柜正常工作的温度，是迄今为止观察到的超导性最热的温度。LaH10是由镧和氢形成的超氢化物，高温超导的可能性在2017年的晶体结构预测中得到了预测。这些计算表明，将在230吉帕斯卡以上形成高度对称的LaH10化合物（Fm-3m空间基团），其氢笼罩着镧原子（参见p）。据计算，该结构在较低压力下会变形，从而破坏了高度对称的图案。然而，2019年进行的实验能够在低得多的压力（130和220吉帕斯卡）下合成高度对称的化合物，并在此压力范围内测量约250开尔文的超导性。因此，记录超导体的晶体结构及其超导性仍然不完全清楚。

现在，由于《自然》杂志上发表的新结果，我们知道在观察到超导性的所有压力范围内，原子量子涨落“粘合”了LaH10的对称结构。更详细地，计算表明，如果将原子视为经典粒子，即作为空间中的简单点，则结构的许多变形都倾向于降低系统的能量。这意味着经典的能源格局非常复杂，有很多极小值（请参见第p），就像变形很大的床垫一样，因为有很多人站在上面。但是，当原子像量子对象一样对待，并用离域波函数进行描述时，能量格局将完全重塑：只有一个最小值是明显的（请参阅p），这与高度对称的Fm-3m结构相对应。量子效应以某种方式摆脱了床垫中的每个人，但只有一个人使床垫仅在一个点上变形。

此外，使用量子能态对临界温度的估计与实验证据令人满意。这进一步支持了Fm-3m高对称结构，这是超导记录的原因。

参考：离子Errea，Francesco Belli，Lorenzo Monacelli，Antonio Sanna，Takashi Koretsune，Terumasa Tadano，Raffaello Bianco，Matteo Calandra，Ryotaro Arita，Francesco Mauri和JoséA. Flores-Livas撰写的“ 250开尔文超导氢化镧的量子晶体结构” ，2020年2月5日，自然。DOI：
10.1038 / s41586-020-1955-z

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