由于其在MRI机器、粒子加速器和低损耗电力电缆中的广泛应用，超导(零电阻)前沿取得了很大的进步和发展。然而，由于维持超导状态所需的极低温度，其广泛使用受到限制。因此，在过去的十年中，许多研究人员都致力于实现所谓的“高温超导”或液氮温度以上的超导性。

镧 钇和铈三元氢化物的高温超导性

最近，金属氢化物已成为高温或高TC超导(Tc是转变温度)的理想候选者，因为它们在相对较低的压力下保持金属丰度和超导性。其中，由两种元素和氢组成的三元氢化物在室温和高压下表现出超导性，这意味着冷却成本较低。特别是镧(La)和钇(Y)的三元氢化物在253K左右表现出超导性。

现在，来自日本的一组研究人员进一步研究了La、Y和铈(Ce)氢化物的超导性和稳定性。这项研究由日本高级科学技术研究所(JAIST)的RyoMaezono教授领导，于2022年10月5日在线提供，随后于2022年11月1日发表在《今日材料物理学》杂志第28卷上。该研究小组还包括来自JAIST的KentaHongo副教授和助理教授KousukeNakano。

“通过利用超级计算机模拟，可以预测未知晶体结构是否表现出热力学和晶格动力学稳定性。我们的团队一直在研究金属氢化物，这是Y/Ce和La/Ce的第四个结果Maezono教授说：“化合物遵循先前的La/Y(2021.12.07)、Y/Mg(2022.01.18)和Mg/Sc(2022.02.08)的发现。这些新发现正在陆续推出，”解释团队研究背后的动机。

原则上，将模拟中的元素组合数量从两个增加到三个，为高TC超导体开辟了新的可能性。但是，组合的数量变得太大，这样的模拟是不可行的。为了解决这个问题，该团队使用基于进化算法的晶体结构预测(CSP)方法来预测晶体结构以及量子ESPRESSO代码来执行三元氢化物的声子色散和电子-声子耦合(EPC)。此外，Eliashberg函数和Allen-Dynes修改的McMillan公式用于预测超导临界温度(TC)。

计算表明，在100-400吉帕(GPa)压力范围内，Y-Ce-H和La-Ce-H系统中存在热力学稳定相。其中，P4/mmm-YCeH8、P6m2-YCeH18、R3m-YCeH20、P4/mmm-LaCeH8和R3m-LaCeH20在高温下表现出晶格动力学稳定性和抗分解性。EPC计算和Allen-Dynes-modifiedMcMillan公式预测了其中三个相的高温超导性。R3m-YCeH20、R3m-LaCeH20和P6m2-YCeH18的TC分别计算为300GPa时122K、250GPa时116K和150GPa时173K。此外，该团队发现稳定P6m2-YCeH18的压力可以降低到150GPa，这是其合成的可及条件。

“通过以这种方式将abinitio模拟与数据科学相结合，我们可以加速开发可以通过超导实现功率和能源效率的材料。这将导致实现更加节能和可持续发展的社会，”教授总结道。前园。