氢笼合物中由氢与中心原子电子间库仑相互作用介导的高温超导

在高压下形成的二元氢笼合物化合物 $M$H$_\textrm{n}$ 具有独特特征的宏观结构，即由氢笼包裹中心原子宿主，多项理论研究预测其包含结构稳定的声子介导超导体。迄今为止，已在 $M$ = La、Y 和 Th 的合成物中测得较高的超导转变温度 $T$$_\textrm{C}$。在压缩 LaH$_\textrm{10}$ 中，独立研究报道了 250 K 和超过 260 K 的 $T$$_\textrm{C}$、随压力 $P$ 变化的 $T$$_\textrm{C}$ 极大值，以及正常态电阻随温度标度（暗示非常规配对）。根据已报道的 $Fm$$\bar{3}$$m$ 相 LaH$_\textrm{10}$ 能带结构计算，La 为阴离子，化学价电子似乎均匀分配于 La 与 H$_\textrm{10}$ 之间。因此，压缩 LaH$_\textrm{10}$ 具备支持由 La 与 H$_\textrm{10}$ 相关电荷间库仑相互作用介导的非常规高温超导所需的结构、电荷分离以及价电子最优均衡分配。我们推导出 $M$H$_\textrm{n}$ 笼合物最优超导转变温度的通用表达式：$T$$_\textrm{C0}$ = $k$$_\textrm{B}$$^{-1}$$\Lambda$[(n + $v$)/2$A$]$^{1/2}$$e$$^{2}$/$\zeta$，其中 $\Lambda$ 为普适常数，(n + $v$) 为每化学式单位的化学价电子总和（H 取 1，$M$ 原子取 $v$），$A$ 为氢多面体笼的表面积，$\zeta$ 为 $M$ 位点到多面体面形心的平均距离。应用于 $Fm$$\bar{3}$$m$ LaH$_\textrm{10}$，两项实验分别得到 $T$$_\textrm{C0}$ 值为 249.8(1.3) K 和 260.7(2.0) K。电荷分配、结构、有效库仑势等相关属性……