来源：X-MOL
自1911年超导现象发现以来，室温超导始终是凝聚态物理领域的终极目标之一。基于BCS理论，金属氢因极高的德拜温度与强电子-声子耦合，是潜在的高温乃至室温超导体，但其极端合成压力远超当前技术极限，因此科学家们转而探索基于化学预压缩效应的富氢化物。近年来，氢化物超导体的研究取得了重大突破。然而，二元氢化物的稳定压力与性能调控面临瓶颈，三元氢化物由于其化学多样性和结构可调性成为突破瓶颈的关键路径。近日，吉林大学黄晓丽教授团队通过将Y元素引入Lu-H体系，高温高压下合成了A15型三元稀土氢化物Pm-3n (Lu, Y)4H23，其在A15结构超导体中具有最高的超导温度纪录。
三元氢化物凭借元素与结构可调性成为科学研究的热点，例如吉林大学黄晓丽教授团队发现的La-Ce-H和Al掺杂LaH₁₀体系均展现出更优超导性能（Nat. Commun., 2023, 14, 2660; Natl. Sci. Rev. 2024, 11, nwad107）。镥（Lu）作为重稀土元素，其电子构型确实表现出独特的全满4f电子壳层，这与轻稀土中的镧（La）在形式上具有相似的“无4f电子参与化学键”的特点。该团队聚焦Lu-Y-H体系，结合Lu-H体系（4f电子全填充，稳定压力低）与Y-H体系（Tc高）的优势，研究高性能三元氢化物超导体。
利用金刚石对顶砧（DAC）结合激光加热技术，以Lu-Y合金与氨硼烷为反应物，在高压下成功制备出A15型结构的三元氢化物Pm-3n (Lu, Y)4H23。该氢化物在215 GPa下超导转变温度（Tc）达到112 K，创下A15型超导体的最高Tc纪录。相比于二元体系Pm-3n Lu4H23（Tc=71 K），超导转变温度提升了60%，上临界磁场强度增强了61%，展现出优异的超导性能。同步辐射X射线衍射显示，Y的引入导致晶胞体积膨胀和H-H键增长（1.23 Å→1.25 Å）。理论计算进一步揭示，Y原子的引入调控了电子能带结构和诱导声子软化，增加了费米面附近总的电子态密度，电声耦合常数从二元体系的1.82提升至3.12，驱动Tc显著提升。