250K逼近室温超导，这个神奇材料有何秘诀？
自从1911年，Onnes等人首次在水银中发现超导现象以来，科学家便开始了对室温超导长达一个世纪的追寻。一百多年来，越来越多的超导材料被发现，所达到的最高临界温度的也从4K一直提高到250K，直接逼近室温超导。
值得一提的是，德国马普化学所Drozdov和M. I. Eremets团队于2015年发现，当H2S压缩到接近2百万倍大气压时，可在约200 K的温度下可转变为超导体，一举打破当时的高温超导纪录；
A.P. Drozdov et al. Conventional superconductivity at 203 kelvin at highpressures in the sulfur hydride system. Nature 2015, 525, 73–76.
https://www.nature.com/articles/nature14964
随后的2019年，德国马普化学所Drozdov和M. I. Eremets团队再次发现了一种更有前景的超导材料：氢化镧化合物。研究发现，当压力压缩到地球大气压超过一百万倍时，氢化镧化合物在250 K时就变成超导体，这是目前已知的最接近室温的超导体。
A. P. Drozdov, P. P. Kong, V.S.Minkov, S. P. Besedin, M. A. Kuzovnikov, M. I. Eremets et al.Superconductivityat 250 K in lanthanum hydride under high pressures. Nature2019.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1201-8
那么，这个能在250K逼近室温超导的神奇氢化镧化合物，到底有何神奇之处？
为了回答这个问题，意大利罗马萨皮恩扎大学José A. Flores-Livas团队进行了系统研究，并于2020年2月6日在Nature发表论文，报道了氢化镧化合物的量子晶体结构。
研究表明，在所需要的压力范围内，量子原子涨落赋予了LaH10材料高度对称的晶体结构的稳定性。该结构与实验结果一致，电子-声子耦合常数高达3.5。尽管ab initio理论计算表明，该结构在低于230 千兆帕的压力下会发生变形，产生复杂的能量态势，但考虑到量子效应以后发现，这确实是最基本的基态结构。计算出的Tc值与实验Tc值完全一致，这表明量子效应是LaH10材料在250K温度下观察到超导的主要原因。
通过经典方法，科学家预测了许多氢化物晶体结构，这些预测是室温超导性探索的基本准则。而现在，量子涨落的相关性对这些预测提出了质疑。此外，研究发现，量子效应对于具有高电子-声子耦合常数的固体的稳定至关重要，否则，高电子-声子耦合常数可能会破坏其稳定性，从而降低合成所需的压力。
总之，这项研究为我们探索了新型高温超导材料的机理，为我们寻找更逼近室温的超导材料提供了有效的指导。
参考文献：
IonErrea et al. Quantum crystal structure in the 250-kelvin superconductinglanthanum hydride. Nature 2002, 578, 66–69.
https://www.nature.com/articles/s41586-020-1955-z
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