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近日，超硬材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jìn)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*，對(duì)實(shí)驗(yàn)研究來說是一個(gè)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(shí)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(diǎn)。最近的理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示H3S與LaH10的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度分別達(dá)到了203 K與260 K，進(jìn)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(lì)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(duì)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(shì)壘進(jìn)行化合。CeH9具有奇特的籠狀結(jié)構(gòu)、呈現(xiàn)金屬性，氫在費(fèi)米面處有較高的貢獻(xiàn)。其最近鄰氫原子之間的距離在已知?dú)浠镏薪饘僭託?，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。該研究工作得到了國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)和面上等項(xiàng)目的支持。

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團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人簡(jiǎn)介：

崔田教授是長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授，“"科技創(chuàng)新人才，主持了國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）項(xiàng)目、基金委重點(diǎn)項(xiàng)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(huì)（AIRAPT）執(zhí)委會(huì)執(zhí)委、中國物理學(xué)會(huì)常務(wù)理事、中國物理學(xué)會(huì)高壓物理專業(yè)委員會(huì)主任等職務(wù)。課題組長(zhǎng)期從事高壓條件下凝聚態(tài)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)研究，注重理論與實(shí)驗(yàn)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，獲發(fā)明12項(xiàng)、軟件著作權(quán)1項(xiàng)。獲得國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省部級(jí)一等獎(jiǎng)5項(xiàng)。