分子型氢化物超导体研究获进展
文章导读
你是否想过，超导体的突破可能藏在一种结构独特的“主—客”材料中？中国科学院物理研究所团队首次在金属二氢化物BiH2中实现62 K的超导转变，颠覆了高氢含量才能高温超导的传统认知。这种新型铋氢化合物在150GPa以上压力下形成，其晶格中的类H2分子单元与Bi原子通道协同作用，催生出前所未有的电—声耦合机制。揭秘分子型氢化物如何以更低氢含量实现更高超导临界温度，这项成果为设计室温超导材料开辟全新路径。
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近期，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心，在分子型氢化物超导体方面取得进展。研究团队利用自主搭建的高压原位激光加热系统、高压低温电输运测试平台，以金属铋和固态氢源氨硼烷作为反应物，在150GPa—170 GPa、约2000 K的条件下，合成出新型的铋氢化合物。
团队通过同步辐射X射线衍射并结合CALYPSO晶体结构搜索技术，确定上述化合物为具有Cmcm空间群的BiH2，其结构呈现“Bi原子开放通道”主体框架，通道内填充类H2分子单元，是新型的“主—客”结构的分子型金属氢化物。原位高压下的变温电阻测量表明，BiH2在约163 GPa下的Tc达到62 K，这是首次在MH2类型的金属二氢化物体系中发现超导电性。理论计算表明，与典型的共价或笼型氢化物不同，BiH2在费米面附近的电子态密度由Bi-6p电子主导，其高温超导电性主要源自Bi原子低频振动贡献的电—声耦合λ和类H2分子单元的中频振动贡献的较高的对数平均声子频率ωlog，二者协同使得在较低氢含量的BiH2中实现了高Tc。
相关研究成果发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项等的支持。
分子型二氢化铋超导体BiH2的晶体结构和超导转变
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