日前，日本物質材料研究機構、東北大學、東京大學和理化學研究所等組成的國際研究小組通過計算機模擬發(fā)現(xiàn)，氫化鑭（LaH10）在接近-23℃的超導高壓下，通過原子核的量子波動作用在廣泛壓力區(qū)域，成為穩(wěn)定存在的“量子固體”。這一發(fā)現(xiàn)表明，通過含有大量氫氣的富氫化合物，可在比預想低得多的壓力下實現(xiàn)高溫超導和室溫超導。

超導材料由于具有零電阻，輸電無能量損失，有望解決環(huán)境能源問題而備受關注。實現(xiàn)室溫超導是人類的夢想，長期以來進行了很多研究。2019年曾報告在130～220 GPa高壓下，具有立方晶結構的LaH10在絕對溫度-23℃接近超導，刷新了超導轉移溫度的最高紀錄，并能在此寬壓范圍穩(wěn)定存在。但目前為止，理論計算預測穩(wěn)定這個結構需要至少230 GPa或更高壓力，為何立方晶結構穩(wěn)定會比理論預測的壓力低100 GPa壓力備受關注。

研究小組注意到，迄今為止理論計算忽略了原子核量子波動。他們利用加入了原子核量子波動效果的計算機模擬，結果發(fā)現(xiàn)在高壓下氫化鑭的氫原子核量子波動極大，立方晶結構LaH10由于量子波動效果，在廣泛壓力領域呈穩(wěn)定的“量子固體”狀態(tài)。另外，通過新的計算，他們還對實驗中得到的包括壓力依賴性的超導轉移溫度進行了精確描述。

由于原子核的量子波動是多數(shù)物質常見的普遍現(xiàn)象，研究小組希望發(fā)現(xiàn)其他富氫化合物替代氫化鑭。利用加入量子波動的模擬方法，提高了預測類似替代物質的組成和結構的理論精度。通過理論預測室溫超導物質，有助于尋找更合適的目標材料。

氫化鑭奇特高溫超導研究成果發(fā)表在最近的《自然》網(wǎng)站。