被称为立方稀土氢化物的材料在常规条件下有可能作为超导体。
芝加哥伊利诺伊大学的研究人员开发出创新材料，可能有助于解决一个重要的现代问题：创造在典型温度和压力水平下运行的超导体。
超导体在许多常见技术中发挥着至关重要的作用，例如MRI机和电力传输系统，但它们目前需要在极低温度下才能工作。这一限制削弱了它们更广泛的应用。全球的科学家们正在寻找能够实现“高”温度超导性，即接近室温而无需极端冷却的材料。
亚当·登奇菲尔德（Adam Denchfield）与UIC的一组科学家在美国国家科学院院刊上发表的论文中提出了三种新型超导材料的设计。他们的计算机模拟表明，这些设计展现了实现高温超导所需的关键特性。
登奇菲尔德是一名物理学博士生，与物理学副教授朴孝源（Hyowon Park）和物理与化学教授拉塞尔·赫姆利（Russell Hemley）合作进行这项研究。
多年来，研究人员一直在寻找能够实现超导性——使电流无阻流动——的材料，期望在较高温度下，甚至是室温下取得突破。这一进展可能导致先进电网、改善电动机和更复杂的磁浮列车的开发。
2023年，一项有争议的研究关于一种由稀土元素铽制成的超导材料发布，声称在几乎正常的温度和压力条件下工作。这引发了科学界的怀疑，促使登奇菲尔德深入研究类似被称为稀土三氢化物的材料。
“起初，我与许多人对这一领域的怀疑相同，”登奇菲尔德表示。“这促使我回顾了60年代末研究稀土三氢化物的早期研究。”
这些历史研究揭示了材料在冷却时电导率的异常变化，这些现象尚未完全理解。登奇菲尔德发现，特定的铽原子配置，与氢和氮结合时，可能产生有趣的特性，包括高温超导性。
他的研究集中在一种由铽、氢和氮组成的有前途的化合物上，展示了与超导性一致的结果。赫姆利的团队的工作甚至引起了《纽约时报》的关注。
然而，登奇菲尔德并没有止步于此；他希望确定其他稀土氢化物的组合和结构，例如用钇或钪取代铽，是否会表现更好。为了最大化超导温度，他在模拟中识别出三种可以产生所需特性的立方结构。
“我们基本上提出了三种逐渐复杂的模板结构，希望其他人能进一步修改和探索，”登奇菲尔德解释道。“我将其视为一篇探索性论文，旨在激励和启发对具有高温超导潜力的新结构类别的寻找。”
论文中呈现的材料设计表明，它们可以实现超过200开尔文的临界温度，约为-100华氏度。登奇菲尔德提到，一些设计甚至可能达到在正常压力和室温下获得超导性的“圣杯”。然而，实验室合成和测试这些新设计是确认预测的必要条件。
赫姆利表示：“亚当的研究扩展了我们团队以前的成就：在另一种稀土氢化物中首次发现一种接近室温的超导体，在施加压力的情况下，随之而来的是铽基材料中类似的高温超导性的有趣证据。“发现具有不同组成的新类相关材料的可能性，代表着我们持续任务中一个激动人心的新篇章，旨在识别和创造能够潜在转变能源技术的新材料。”
