室温超导体新突破 新型超材料的磁性能提高

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一项新的研究表明，一种新的超导化合物为更实用的超导体提供了一座桥梁（https://spectrum.ieee.org/tag/superconductors），具有潜在的吸引力。这种新材料奇怪的磁性行为让人想起了几十年前的经典超导体——但区别在于，这次是在一种已经证明其接近室温的材料中。

氢化镧（Lanthanum hydrides）将稀土金属镧的原子与氢原子结合在一起，含有一系列不同性质的超导材料。一种值得注意的材料是十氢化镧（LaH10），它拥有世界上公认的最高超导转变温度，为-23°C。（问题是，要实现这一壮举，十氢化镧必须承受2000亿帕斯卡的压力。）

现在，一种不同的氢化镧（La4H23）已经揭示了相似但不同样令人印象深刻的超导性统计数据。（它的转变温度为-168°C，为1220亿帕。）然而，这种新的氢化镧也具有惊人的特殊磁性，这表明它与超导世界的超级巨星铜有着意想不到的家族相似性。

如果说氢镧是超导电性的新手，那么铜酸盐就是它们的老对手。自20世纪80年代以来，科学家们研究了临界温度高于液氮-196°C沸点的铜酸盐，如钇钡铜氧化物（YBCO，yttrium barium copper oxide）和铋锶钙铜氧化物（BSCCO，bismuth strontium calcium copper oxide），而且至关重要的是，它们不需要异常的压力。即使LaH10确实具有更高的临界压力，铜酸盐在现实世界中的应用也更实用，尤其是在MRI机器、粒子加速器和磁悬浮列车等重磁性应用中。

研究人员称La4H23是有前景的氢镧和更实用的铜酸盐之间的“桥梁”。现在想更好地理解它们，这可能会产生重要的发现，将铜酸盐超导体与有前途的镧系新贵联系起来——后者更高的转变温度表明，在接近室温超导性方面有新的前沿领域。

磁场使奇怪因素上升

马萨诸塞大学阿默斯特分校的化学家James Walsh没有参与这项新研究，他说：“这项研究令人印象深刻的是，作者能够在极高的磁场下测量电阻率。”

当氢化镧研究人员将La4H23置于比其临界磁场更强的磁场下——打破其超导魔咒——他们发现了一些意想不到的材料行为。磁场往往会增加大多数金属的电阻，但在这种高磁性状态下，它们材料的电阻反而急剧下降。此外，大多数金属在冷却时会变得不那么耐腐蚀。但冷却到-233°C左右时，材料的电阻实际上随着温度的不断降低而上升。

Walsh说：“尽管高临界温度一直是超导领域的主要目标，但临界磁场也很重要。对于使用超导状态产生高磁场的应用来说尤其如此。”

自2020年以来，氢化镧一直在超导体舞台的前沿闪闪发光。那一年，科学家们证明（https://www.nature.com/articles/s41598-020-58065-9），二氢镧在-23°C的温度下，在之前提到的太赫兹压力水平下成为超导体。

抛开其他科学家未能复制的反复说法不谈（https://spectrum.ieee.org/room-temperature-superconductor），-23°C是研究人员提出最接近室温超导的温度。自然，十氢化镧的发现让科学家们争先恐后地寻找其他的氢化镧。La4H23就是其中之一。2022年，一个团队与其他六种氢镧一起制作了La4H23（https://www.nature.com/articles/s41467-022-34755-y）。

据悉，文章作者由中国吉林大学的Jianning Guo领导，于4月在《国家科学评论》杂志上发表了他们的研究成果（https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwae149/7651283）。