近日，贾瑜教授课题组在氢化物常压下实现高温超导取得新的进展。相关成果以“Realizing high-Tc ambient-pressure superconductivity in hole-doped hydride Mg(BH₄)₂”为题，于2023年12月6日在国际材料物理类学术期刊《Material Today Physics》上发表，目前该杂志影响因子为11.02。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542529323003358

自1911年荷兰物理学家昂内斯首次报道超导现象至今，发现并实现高温甚至室温超导体系一直是凝聚态物理领域永恒的挑战和热点。基于传统的Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS)理论，材料的超导转变温度（T_c）与其德拜温度成正比，自然界中质量较轻的氢，一旦实现金属化可能获得高温超导。最近人们利用高压技术实现了一些富氢材料的高温超导，具体体系包括H₃S和LaH₁₀等，分别在高压下具有203 K和260 K的超导电性，为未来超导材料实现室温超导提供了一条切实可行的途径。然而，目前氢化物的稳定需在百万大气压条件下，这在实验合成和测试方面的难度大大增加，因此，如何能低压甚至常压下实现氢化物的高温超导是该领域的重要问题。

图1：Na掺杂的Mg(BH₄)₂在常压下超导转变温度达到了约100 K。

针对这一问题，该团队提出了一种在环境压力下通过将空穴掺杂到先报报道的氢化物Mg(BH₄)₂中来设计高温超导。基于第一性原理计算，他们发现当每个结构单元中掺杂0.1个空穴时候，绝缘的Mg(BH₄)₂将有绝缘体转变为金属，进而在费米能级附近获得了较大的B-H 共价键的σ电子态，该电子态通过对B-H共价键拉伸和压缩获得了较强的耦合，计算得到的电声耦合常数达到了1.2，在常压下T_c可以高达约100 K，并且进一步研究发现，随着空穴掺杂浓度的提高，T_c可以提升到140 K。理论还证明通过Na替代Mg，可以有效地实现空穴掺杂，为实验合成该材料提供了理论指导。

材料学院刘晓含硕士和张丽莹博士为论文第一作者，刘亮亮副教授和贾瑜教授为论文的通信作者。本工作得到了国家基金委经费的大力支持。