近日，超硬材料國家重點實驗室、物理學(xué)院崔田教授課題組在高壓下超氫化物的合成研究方向取得突破性進展。研究成果以“Polyhydride CeH9 with an atomic-likehydrogen clathrate structure”為題，于2019年8月1日在線發(fā)表于自然子刊《Nature Communications》。

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金屬氫被預(yù)言為室溫超導(dǎo)體，還具有較高的能量密度、超流等優(yōu)異的性質(zhì)。高壓是獲得金屬氫最直接有效的方法，但是金屬氫產(chǎn)生的壓力極高，對實驗研究來說是一個巨大的挑戰(zhàn)，因此降低金屬氫的合成壓力是重要且關(guān)鍵的前沿課題。2004年，N. W. Ashcroft 提出了利用“化學(xué)預(yù)壓”方法來實現(xiàn)金屬氫的合成，即在富氫化合物中摻雜非氫原子，引起材料內(nèi)部化學(xué)預(yù)壓的作用，可以有效地減少固體氫發(fā)生金屬化的壓力點。最近的理論和實驗結(jié)果顯示H3S與LaH10的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度分別達到了203 K與260 K，進一步表明非氫元素的加入降低了金屬化壓力形成了高溫超導(dǎo)體，激勵著研究者們繼續(xù)尋找新型的富氫化合物。

本工作通過金剛石對頂砧技術(shù)成功合成了系列鈰氫化物CeH3, CeH3+x, CeH4,CeH9-δ, CeH9，氫化物的配比隨著壓力的增加而增加。研究發(fā)現(xiàn)，CeH9與其他超氫化物的合成不同，不必使用高溫條件，僅通過高壓手段便可克服勢壘進行化合。CeH9具有奇特的籠狀結(jié)構(gòu)、呈現(xiàn)金屬性，氫在費米面處有較高的貢獻。其最近鄰氫原子之間的距離在已知氫化物中最接近金屬原子氫，Ce原子的引入穩(wěn)定了類原子氫的亞晶格。CeH9的成功合成為在氫化物中尋找金屬氫及高溫超導(dǎo)體提供了一種重要的低壓路徑。該研究工作得到了科技部國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973）項目、國家自然科學(xué)基金重點和面上等項目的支持。

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崔田教授是長江學(xué)者特聘教授，“萬人計劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，主持了國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973）項目、基金委重點項目等研究課題。擔(dān)任或曾經(jīng)擔(dān)任國際高壓科學(xué)與技術(shù)協(xié)會（AIRAPT）執(zhí)委會執(zhí)委、中國物理學(xué)會常務(wù)理事、中國物理學(xué)會高壓物理專業(yè)委員會主任等職務(wù)。課題組長期從事高壓極端條件下凝聚態(tài)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)研究，注重理論與實驗研究相結(jié)合，在富氫化物的結(jié)構(gòu)及超導(dǎo)電性研究等方面取得了重要性成果，在NatureCommunications、PRL、PNAS等雜志上發(fā)表SCI論文400余篇，獲授權(quán)發(fā)明專利12項、軟件著作權(quán)1項。獲得國家自然科學(xué)二等獎2項、省部級一等獎5項。