【物理学院】近期，物理学院马琰铭院士团队发表于Physical Review B的学术论文被美国物理学会的权威科普解读栏目（APS Physics SYNOPSIS）报道，题目为：《How a Superconductor Broke the Record（一种超导体是如何打破纪录的）》。

“氢含量极高的材料被称为超氢化物。在超过150 GPa的高压条件下，它们可在接近室温的温度实现超导。如今，来自吉林大学的马琰铭院士及其合作者解释了——为何超氢化物LaSc₂H₂₄的性能优于此前最具竞争力的候选材料LaH₁₀？

LaSc₂H₂₄和LaH₁₀均属于金属笼型超氢化物：其晶胞由金属元素及包围金属元素的氢笼构成。2019年，LaH₁₀被证实可在250-260 K 温度下实现超导，创造了当时的超导临界温度纪录，这类超导体由此受到广泛关注。随后，通过理论计算，马琰铭团队预测LaSc₂H₂₄的超导临界温度还能更高；这一预测后来得到实验验证，其团队成功合成该化合物，并在260 GPa下测得298 K的临界温度（T_c）。尽管取得了这一成果，研究人员此前用于预测的理论工具并未阐明：LaSc₂H₂₄中引入的钪原子为何能够产生超导提升效应。

为揭开这一机制，马琰铭团队采用了更为精细的模型研究LaSc₂H₂₄。尽管LaH₁₀的T_c已经很高，但其电子能带结构中的各向异性限制了超导性能，并形成两个具有不同T_c的超导通道。研究团队发现，LaSc₂H₂₄中的钪原子可通过其3d轨道改变电子结构。这些轨道如同桥梁，连接起氢原子的1s轨道，从而为电子输运提供连续通路，使能带结构更趋各向同性，并使两个超导能隙趋于统一。

此外，钪原子还会导致H-H键发生形变并软化，由此增强维持超导态的量子化晶格振动，即电子-声子耦合作用，进而提高T_c。下一步，研究人员将尝试合成相关化合物La₂ScH₃₆；他们预测，该材料的T_c可能更高。”

—— Marric Stephens

Marric Stephens为《Physics Magazine》通讯编辑，常驻英国布里斯托尔。

参考文献：

Zefang Wang, Wenbo Zhao, Yuan Ma, Hanyu Liu, and Yanming Ma,“Isotropic superconductivity in the room-temperature superconductor LaSc₂H₂₄”, Physical Review B 114, 154501 (2026).

原文链接：https://physics.aps.org/articles/v19/s109

金属笼型氢化物LaSc₂H₂₄的晶体结构

研究人员已经查明了这种高压、高温超导体为何能优于其他同类化合物。