特別說明：本文由學(xué)研匯技術(shù)中心原創(chuàng)撰寫，旨在分享相關(guān)科研知識(shí)。因?qū)W識(shí)有限，難免有所疏漏和錯(cuò)誤，請(qǐng)讀者批判性閱讀，也懇請(qǐng)大方之家批評(píng)指正。原創(chuàng)丨彤心未泯（學(xué)研匯 技術(shù)中心）最近在摻氮?dú)浠镏邪l(fā)現(xiàn)了近環(huán)境超導(dǎo)電性，這激發(fā)了世界范圍內(nèi)探索低壓下室溫超導(dǎo)的興趣。有鑒于此，南京大學(xué)聞海虎等人利用高溫高壓合成技術(shù)，成功獲得了深藍(lán)色的氮摻雜氫化镥(LuH2±xNy)，X射線衍射表明其空間群為
，與文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)構(gòu)相同，晶格常數(shù)略有差異。拉曼光譜也顯示了該樣品與文獻(xiàn)中類似的模式。.能量色散X射線光譜(EDS)證實(shí)了樣品中氮元素的存在。在常壓下，觀察到從350到2 K的金屬行為。通過施加2.1到41 GPa的壓力，觀察到從深藍(lán)色到紫色到粉紅色的逐漸顏色變化。通過測(cè)量0.4 ~ 40.1 GPa壓力下的電阻，看到了一個(gè)逐漸改善的金屬行為，而沒有顯示出低至2 K的超導(dǎo)電性。高壓下的磁化強(qiáng)度隨溫度的變化在100 ~ 320 K之間顯示出非常微弱的正信號(hào)，并且在100 K時(shí)磁化強(qiáng)度隨磁場(chǎng)的增加而增加，這些對(duì)于100 K時(shí)的超導(dǎo)電性都是不期望的。因此，作者推斷在低于40.1 GPa的壓力下，這種氮摻雜的氫化物沒有近環(huán)境超導(dǎo)電性。作者展示了LuH2±xNy樣品的XRD圖和Rietveld 精修圖，證明獲得了與參考文獻(xiàn)中報(bào)道的結(jié)構(gòu)幾乎相同的化合物。能量色散X射線光譜(EDS)識(shí)別出來自氮的弱峰，顯示了氮的空間分布，它在整個(gè)區(qū)域廣泛分布，但局部不均勻。所有樣品都顯示低至2 K的金屬行為。在零場(chǎng)冷卻(ZFC)和場(chǎng)冷卻 (FC) 模式下，在 10 Oe下測(cè)量樣品的磁化強(qiáng)度。信號(hào)為正且非常小。
圖 LuH2±xNy的結(jié)構(gòu)、組成和傳輸測(cè)量使用兩種不同的儀器在環(huán)境壓力下收集了LuH2±xNy樣品的拉曼光譜，樣品 (SR1-SR3)的拉曼光譜幾乎彼此重合，表明結(jié)晶度均勻，拉曼光譜的良好一致性表明樣品與參考文獻(xiàn)中報(bào)告的樣品非常相似。LuH2±xNy樣品在高達(dá)33.4 GPa 的各種壓力下的拉曼光譜表明原子間相互作用隨壓力發(fā)生相當(dāng)大的變化。
作者顯示了在不同壓力下電阻從10到350 K的溫度依賴性。隨著壓力增加 140 至 6.3 GPa，室溫下的電阻逐漸降低。還測(cè)量了LuH2±xNy在1.6 GPa 壓力下各種磁場(chǎng)下的R(T)曲線，磁場(chǎng)下的電阻表現(xiàn)出非系統(tǒng)演化，并且在施加磁場(chǎng)時(shí)沒有表現(xiàn)出超導(dǎo)體所期望的向低溫漂移。作者觀察了樣品在壓力下的顏色變化，發(fā)現(xiàn)顏色變化的壓力區(qū)域與拉曼帶移異常非常一致。根據(jù)電阻測(cè)量結(jié)果，在低于40.1 GPa 和高于2 K的壓力下，電阻測(cè)量沒有觀察到超導(dǎo)性。
圖 LuH2±xNy在高達(dá)429至6.3 GPa的不同壓力下的溫度依賴性電阻
圖 不同壓力下LuH2±xNy的壓力引起的顏色變化和溫度依賴性電阻的演變為了檢查由于生長(zhǎng)樣品中可能的超導(dǎo)性的邁斯納效應(yīng)是否存在反磁信號(hào)，測(cè)量了LuH2±xNy的溫度相關(guān)直流磁化M(T)曲線。磁矩隨著溫度的降低而增加，并且不會(huì)表現(xiàn)出突然下降的行為，磁矩凈信號(hào)為正且非常弱，在196到320 K 的溫度范圍內(nèi)具有大致平坦的特征。所有凈M(H)曲線都表現(xiàn)出具有正相關(guān)性的大致線性行為，對(duì)應(yīng)于可能的順磁行為。對(duì)溫度依賴性或等溫磁化曲線數(shù)據(jù)的磁化測(cè)量都表明，在LuH2±xNy中沒有任何近環(huán)境超導(dǎo)性的蹤跡。
Ming, X., Zhang, YJ., Zhu, X. et al. Absence of near-ambient superconductivity in LuH2±xNy. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06162-w
