引领超导体研究镧和氢的新化合物

超导材料的特点是它们会在特定温度(即所谓的转变温度)以下失去电阻。原则上，它们非常适合从电力生产商到消费者的长距离传输电能。

众多能源挑战将一举解决：例如，沿海风力涡轮机产生的电力可以毫无损失地输送到内陆。然而，只有在正常室温和环境温度下具有超导特性的材料可用时，这才有可能实现。

2019年，在美因茨马克斯普朗克研究所协调的实验中测得异常高的转变温度为负23摄氏度。测量是在170吉帕的压缩压力下进行的——比地球大气压力高170万倍。该材料是镧氢化物(LaH10+δ)，一种金属镧原子与氢原子的化合物。关于这些实验的报告和其他类似的报告仍然存在很大争议。他们在国际上引起了对不同组成和结构的镧氢化物研究的极大兴趣。

发表在NatureCommunications上的这项新研究占据了这一研究重点。2019年的测量数据表明，在非常高的压缩压力下也会形成其他超导镧氢化物。

这些考虑现已得到证实：巴伐利亚实验地球化学与地球物理研究所(BGI)的高压实验室总共生产了七种镧氢化物：两种已知化合物LaH10+δ和LaH3，以及以前未知的镧氢化物LaH~4、LaH4+δ、La4H23、LaH6+δ和LaH9+δ。

所有这些化合物都是由含有镧和石蜡的样品形成的，石蜡是一种富含氢的饱和烃混合物。样品在金刚石砧室中承受96至176吉帕的非常高的压力，并加热到超过2,200摄氏度。

通过与位于汉堡的德国电子同步加速器(DESY)和位于芝加哥的高级辐射源中心合作，可以确定镧和氢的新化合物的结构。事实证明，具有相同镧原子排列的镧氢化物的氢含量差异很大。

换句话说，镧原子的相同框架可以连接到不同数量的氢原子。因此，氢原子可以以非常不同的方式排列。科学家们已经表明，类似的结构多样性也可以存在于含有其他稀土金属而不是镧的氢化物中。

这些令人惊讶的发现驳斥了迄今为止在超导材料研究中发挥核心作用的假设：即，镧原子的一定数量和排列只允许氢原子的一种特定构型的偏见。

在此背景下，该研究的协调员、拜罗伊特大学晶体学实验室的NataliaDubrovinskaia教授博士解释说，“在我们寻找具有更高转变温度的超导体时，基于它们的理论模型和计算是不可或缺的。含氢固体已被证明是非常有前途的材料。”

“正如我们今天所知，这些化合物的超导性主要取决于氢原子的数量和排列。因此，我们的理论模型不包含导致含氢固体具有高转变温度仍未被发现。”

BGI的LeonidDubrovinsky教授博士补充说：“我们对氢化镧的研究结果坚定地提醒我们，在寻找最佳超导体时，我们绝不能低估可能含氢化合物的数量和氢原子可能构型的多样性”

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