Superconductivity of Tellurium Polyhydride with Tc above 90K
研究人员通过实验发现了一种高压合成的獴氢化物（TeH4）超导相，该相在 263 GPa 下表现出约 91 K 的临界温度，标志着硫族元素多氢化物超导研究领域的又一重要里程碑。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。 阅读完整免责声明
几十年来，科学家们一直在寻找一种能够无能量损耗地导电的材料，这种状态被称为超导现象。虽然这一现象已广为人知，但它通常需要极低的温度，而这种温度仅存在于宇宙最深处，这使得实际应用变得异常困难。最近，研究的重点转向了一类被称为氢化物（polyhydrides）的特定材料家族，这类化合物由氢与其他元素结合而成。从理论上讲，这些材料具有独特的潜力：如果施加足够的压力进行挤压，氢原子会被迫靠得非常近，从而开始表现出金属特性，这可能使电流在比以往更高的温度下自由流动。这种“预压缩”的概念表明，通过施加巨大的力量，研究人员可以降低实现超导所需的温度，使其在未来有望投入实际应用。
基于这一理念，一支研究团队通过发现一种由碲（tellurium）和氢组成的化合物，为这个故事增添了新的篇章。碲是周期表中右侧的一种化学元素，当在极端条件下与氢结合时，它会形成一种在约 91 开尔文（约 -182 摄氏度）温度下无电阻导电的材料。虽然这仍然远低于水的冰点，但对于这类特定材料而言，这是一个重大的飞跃，也标志着科学家首次在含�irt 碲的富氢化合物中观察到超导现象。
为了制造这种材料，科学家必须模拟地球深处的巨大压力。他们使用了一种名为金刚石对顶砧（diamond anvil cell）的装置，该装置由两个具有平坦尖端的微小金刚石组成，可以通过相互挤压来将样品夹在中间。在这个微小的腔室内，他们放置了一粒碲和一种名为氨硼烷（ammonia borane）的富氢物质，后者既作为氢的来源，也作为传递压力的介质。他们利用强力激光将样品加热到约 2,000 开尔文，从而分解氨硼烷，释放出的氢气与碲反应生成了这种新化合物。这个过程既精细又困难；锻造材料所需的高温经常会损坏金刚石砧，使得重复实验或在改变压力的情况下测试材料变得十分困难。
材料形成后，研究人员在保持高压并降温的过程中测量了其电阻。他们观察到，随着温度下降，样品的电阻急剧下降并最终完全消失，这是材料进入超导状态的明确迹象。在其中一个样品中，这种零电阻状态出现在约 91 开尔文的温度下。为了确认这确实是超导现象而非仅仅是材料结构或磁性的变化，他们施加了磁场。他们发现，随着磁场增强，材料进入超导状态的温度随之降低，这种行为是真正超导体的典型特征。这种对磁场的敏感性也表明，样品中的超导区域是通过“弱连接”（weak links）相连的，这是由许多微小晶体组成的材料中的常见特征。
随后，团队利用大型研究设施中的强力 X 射线束来观察材料内部的原子排列情况。他们捕捉到的衍射图谱显示，超导相是一种特定的化合物，即 ，其中一个碲原子与四个氢原子结合。这种化合物的结构非常独特，具有通过共用面连接在一起的氢原子笼状结构，形成了一个类似于蜂窝状的晶格。在这种结构内，氢原子对紧密排列，几乎像是在更大的框架内被捕获的独立分子。这种排列方式与其他科学家的理论预测相吻合，他们曾提出这种特定的形状在高压下是稳定的，并且具备超导能力。
这一发现使碲氢化物与硫氢化物并列，成为已知少数几种硫族元素氢化物超导体之一。由于样本非常脆弱，研究人员无法通过循环升降压力来观察材料在更宽范围内的表现，但他们收集到的数据为理解氢族材料在极端压力下的行为提供了坚实的基础。这些发现证实，通过挤压这些元素，可以创造出在温度较高（尽管仍很寒冷）的情况下仍能以完美效率导电的新物态。这项工作扩展了已知超导材料的版图，并进一步证明了氢化物在高温超导方面的理论前景正逐渐成为现实。
您所在领域的论文太多了？
获取与您研究关键词匹配的最新论文每日摘要——附技术摘要，使用您的语言。