多氢化钽加入新兴的高压超导体类别 - 物理世界

北京中国科学院的研究人员表示，多氢化钽在 30 K 的温度和约 200 吉帕 (GPa) 的压力下成为超导体。 这标志着首次在由第 5 族过渡金属制成的氢化物中观察到超导性，研究小组成员表示，这一发现可能为合成金属氢铺平道路。

超导体是一种在冷却到低于其超导转变温度（T_c). 它们的应用范围从 MRI 扫描仪和粒子加速器中的高场磁铁到量子计算机中的量子比特。 然而， T_c 对于大多数超导体而言，温度仅比绝对零高几度，即使是所谓的高温超导体也必须冷却到 150 K 以下才能无电阻导电。 因此，研究人员正在寻求开发在更高温度下保持超导性的材料，理想情况下是在室温下。

氢化物成为焦点

理论上，预计在极高压力下出现的金属态氢在室温下应该是超导体。 不幸的是，很难使纯氢金属化。 作为替代方案，科学家们已经开始研究氢化物，氢化物是由氢和金属组成的化合物。

在过去的几年里，硫氢化物和多氢化物都被发现在 200 K 以上的温度下具有超导性，尽管只是在比海平面大气压高一百万倍以上的压力下。 此类中的其他超导材料包括稀土氢化物，如 LaH₁₀ 和YH₉ 和碱土金属氢化物，如 CaH₆. 含有锆、镥和锡的氢化物同样被发现具有中等偏高的 T_c.

大多数 3d 过渡金属具有局部电子自旋，往往会表现出与超导性相反的磁波动。 为此，研究人员将注意力转向了 Hf 和 Ta 等 5d 过渡金属。 事实上，铪多氢化物在 83 K 左右变得超导。

一种新的多氢化物

由领导的一组研究人员 金长青 现在已经合成了一种额外的超导氢化物，多氢化钽（TaH₃). 他们通过将材料放置在金刚石砧座中进行实验，在 200 GPa 的压力下，他们观察到它在大约 30 K 时超导。这使它成为第一个由第 5 族金属制成的超导氢化物，Jin 说和同事们，他们使用 原位 电导以及高压下的 X 射线衍射测量。

在氢化镥中发现“近环境”超导性的证据

Jin 解释说，钽对间隙元素具有很高的耐受性，可以在其晶格中容纳三个以上的氢原子。 然而，这些原子之间的距离太远，电子无法在材料的不同位置之间直接跳跃并产生无耗散电流。 “因此，我们认为我们观察到的超导性与 Ta 和 H 的轨道之间的杂化有关，”他说 物理世界. “这与氢化钙或稀土多氢化物超导体的预期完全不同，在这些超导体中，电子可以直接在形成非常密集的笼子的相邻 H 原子之间跳跃。”

TaH的超导性观察₃ 意味着金属氢可以通过金属化 H 和其他元素之间的共价键来实现。 研究人员报告了他们的工作 中国物理快报，说他们现在计划探索其他含有这些共价键的多氢化物超导体。

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• Sumber: https://physicsworld.com/a/tantalum-polyhydride-joins-emerging-class-of-high-pressure-superconductors/