2017年9月8日,国际顶级期刊Physical Review Letters在线发表了我校物理与电子信息学院彭枫博士及其合作者的最新研究成果(Feng Peng, Ying Sun, Chris J. Pickard, Richard J. Needs, Qiang Wu and Yanming Ma, Hydrogen Clathrate Structures in Rare Earth Hydrides at High Pressures: Possible Route to Room-temperature Superconductivity, Phys. Rev. Lett., 2017, 119, 107001)。
该成果是物理与电子信息学院彭枫博士继在国际顶级期刊Journal of the American Chemical Society上发表论文(Feng Peng, etc., J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 18599−18605)后的又一重要研究成果。该研究成果被Physical Review Letters遴选为第十期的Editor Suggestion.这标志着我校在发表高水平研究论文方面再次取得标志性成果,同时也是河南省物理学界自2014年发表在PRL上的又一标志性成果。
超导体拥有诸多优越的电磁特性,在许多重要的工业应用中被寄予厚望。然而,实现超导所需要的超低温条件限制了其工业应用。超导现象自1911年被荷兰物理学家Heike Kamerlingh Onnes发现以来,各国科学家都在努力寻找具有更高转变温度的超导材料甚至是室温超导体。最近,德国马普实验室在《Nature》上发表的实验研究成果表明,硫化氢在超高压条件(100 GPa以上)可以在203.5 K的温度下达到零电阻。该研究证实了压缩的富氢材料具有达到室温超导性的潜力。彭枫博士采用粒子群算法并结合第一性原理计算,极端条件下在稀土金属(RE)氢(H)化物中发现了稳定的具有奇特笼形结构的富氢化合物,即分别在REH6,REH9和REH10的化学计量比中发现了H24,H29和H32的奇特氢笼。氢笼上,相邻的氢原子彼此弱共价键结合,而稀土原子占据氢笼的中心。计算表明,笼子上的氢原子的拉伸和摇摆导致高频声子震动并在费米能级处具有较高的电子态密度,从而使具有氢笼结构的富氢化合物具有强烈的电声耦合,并导致超导转变温度的大幅提高。值得一提的是,H32笼形的YH10的超导转变温度在400 GPa下可高达303 K,有望成为一种潜在的室温超导体。虽然如此高的压力还难以在实际中应用,但是这个新的发现为进一步理解和探寻未来新的超导体提供了崭新的思路。
近年来,彭枫博士采用CALYPSO并结合第一性原理计算方法在新型功能材料理论设计、新型化学反应以及探索极端条件下奇异现象等领域取得了一系列重要的研究成果,先后在国际顶级期刊(中科院SCI一区)上发表学术论文6篇,其中第一作者4篇,《Phys. Rev. Lett.》(影响因子8.462) 1篇、《J. Am. Chem. Soc.》(影响因子13.858) 1篇,《J. Phys. Chem. Lett.》(影响因子9.353) 2篇。先后主持完成国家自然科学基金1项,主持在研国家自然科学基金面上项目1项以及河南省高校科技创新人才支持计划项目1项。
该成果的原文地址为:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.10700