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崔田教授团队在碱土金属超氢化物方面取得重要进展

时间:2021-02-01    

  近日,吉林大学唐敖庆讲座教授、宁波大学崔田教授和吉林大学黄晓丽教授等人,与俄罗斯Skolkovo科学技术研究院Artem R. Oganov课题组合作,在高压下超氢化合物研究方面又取得突破性进展。研究成果以“Synthesis of molecular metallic barium superhydride: pseudocubic BaH12”为题,于2021年1月11日发表于Nature Communications杂志上(Nature Communications 12, 273 (2021))。

实验制备新型超氢化物BaH12及其晶体结构和电荷分布

  在极高的压力下,氢由于其量子性和独特的电子结构,会转变为金属氢,极有可能成为室温超导体。早前哈佛大学报告了固态氢在495GPa时转变为原子金属氢的实验证据,但学术争议较大。除了在纯氢体系中实现原子金属氢,还有另一种获得金属氢的途径,就是在氢体系中添加其它元素,形成高氢含量的氢化物,利用非氢原子的“化学预压缩”作用,在较低压力下实现金属状态并实现超导电性。本课题组通过Ba元素掺杂成功地合成了新型钡超氢化物BaH12(对称性为pseudocubic Cmc21),是目前实验上获得的所有金属氢化物中氢的化学计量比最高的氢化物。利用原位高压同步辐射X射线衍射及理论计算方法确定了BaH12的晶体结构及金属性,其氢结构为H2及H3-单元。此结构能稳定至75GPa的压力,大约是分子金属氢所需压力的五分之一,初步测量显示超导转变温度在140GPa时大约为20K。这项研究在理解氢基高温超导体的结构特征方面取得标志性进展,同时为常压下实现室温超导提供了重要的参考途径。

  该研究成果共同第一作者为吉林大学陈吴昊博士、Skolkovo科学技术研究院Dmitrii V. Semenok博士及Alexander G. Kvashnin博士,通讯作者为宁波大学崔田教授、吉林大学黄晓丽教授及Skolkovo科学技术研究院Artem R. Oganov教授。该工作得到了国家自然基金委项目、上海光源同步辐射BL15U1线站的大力支持。

  论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-20103-5


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