30 / 2023-04-03 11:21:46

Non-hydrostatic pressure induced superconductivity in diamond and solid molecular hydrogen

Superconductivity; Structural prediction; First principles; High pressure

高压物理与材料科学 > 氢与高能量密度材料-I

     基于第一性原理计算方法，本研究系统地开展了金刚石[1-2]、分子固体氢[3]在复杂应变环境下结构和物性调控研究。（1）金刚石是典型的脆性材料，受力破坏时未发生显著的塑性变形就突然断裂；此外，金刚石也是典型的宽带隙绝缘体，其电子能隙随静水压力升高而增大。当前研究建立了金刚石在高压-剪切等复杂压力下的应力-应变关联关系，发现尽管金刚石在常规条件下具有高脆性和绝缘性，竟在复杂应力条件下呈现出“类金属”的高延展性和超导电性，拓展了它的性质边界，改变了它的传统“标签属性”，为超硬材料的功能化提供了新思路。（2）“金属氢的实现”被诺奖得主Ginzburg列为21世纪最重要的30个物理难题之一，也被学界冠以“高压物理学界圣杯”的美誉。当前研究发现：非静水压力能有效诱导固态分子氢晶格的对称性破缺和电荷的重新分布，进而诱发氢分子成键电荷向分子间转移，促使固体氢在250 万大气压的条件下呈现出金属化及内禀超导行为，为在较低压强下获得金属氢提供了新思路。



参考文献：

[1] C. Liu, X. Song, Q. Li, Y. Ma, and C. Chen, Phys. Rev. Lett. 123, 195504 (2019).

[2] C. Liu, X. Song, Q. Li, Y. Ma, and C. Chen, Phys. Rev. Lett. 124, 147001 (2020).

[3] X. Song, C. Liu, Q. Li, R. J. Hemleyd, Y. Ma, C. Chen, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 119, e2122691119 (2022).