近日，吉林大學物理學院馬琰銘院士團隊在高壓氫基超導體研究中取得重要進展。相關研究成果以“Hydrogen-Vacancy-Induced Stable Superconducting Niobium Hydride at High Pressure”為題，于2025年3月21日發表于《Journal of the American Chemical Society》。
 

　　近年來，高壓條件下的氫基高溫超導體研究取得了一系列突破性進展。科學家們相繼在La-H、Y-H和Ca-H體系中發現了臨界溫度超過200K的高溫超導體。理論和實驗研究表明，富氫化合物高溫超導電性的產生與氫主導的費米面電子態密度及強電聲子耦合密切相關。深入解析氫元素的行為對于理解氫化物的物理機制及進一步調控其超導溫度具有關鍵意義。然而，在超高壓條件下，氫元素信息(如含量)的實驗確定仍面臨巨大挑戰。目前，相關研究普遍基于理想化學計量比的晶體模型進行分析，忽略了氫缺陷對氫化物穩定性和超導電性的重要影響。
 

　　該研究在高壓極端條件下成功合成了非化學計量比的超導相NbH4-δ，并結合實驗表征和理論模擬，首次在高壓下Nb-H體系中獲得了氫空位存在的確切證據。分析表明，氫空位以及其引發的構形熵等效應在穩定該氫化物方面發揮著關鍵作用。該研究為探索高壓下非化學計量超導氫化物的氫空位、穩定性和超導電性提供了獨特的平臺，并為在實驗可及壓強范圍內尋找穩定的氫基高溫超導體開辟了新的研究方向。
 

圖1. 非化學計量比NbH4-δ的壓縮狀態方程和晶體結構示意圖。
 

　　吉林大學物理學院博士研究生馬傳恒和馬原為本文的共同第一作者。通訊作者為物理學院劉廣韜教授、劉寒雨教授和馬琰銘院士。該工作得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金等項目的資助。