(La,Th)H$_{10}$：在 200 GPa 以下热力学稳定的潜在高-$T_{c}$ 超导体

近期在高压实验中发现 (La,Y)H$_{10}$、(La,Ce)H$_{9}$、(La,Ce)H$_{10}$、(Y,Ce)H$_{9}$ 和 (La,Nd)H$_{10}$ 中的超导性表明，三元稀土笼状氢化物可作为高温超导体的有前景候选。本工作中，我们从理论上证明，锕系金属钍（Th）与稀土金属镧（La）和氢的组合也能形成一些具有笼状结构的三元氢化物，并在 200 GPa 下稳定。利用进化算法结合第一性原理计算，我们预测了 La$_{x}$Th$_{y}$H$_{z}$ 的压强依赖三元相图，特别包括 (La$_{1-x}$Th$_{x}$)H$_{n}$（或简记为 (La,Th)H$_{n}$）的情形。我们的计算表明，富氢相如 (La,Th)H$_{9}$（仅含 $P\bar{6}m2$-LaThH$_{18}$）和 (La,Th)H$_{10}$（包括 $I4/mmm$-La$_{3}$ThH$_{40}$、$R\bar{3}m$-LaThH$_{20}$ 和 $I4/mmm$-LaTh$_{3}$H$_{40}$）具有 H$_{29}$ 和 H$_{32}$ 笼，可在 200 GPa 以下热力学稳定。然而，当压强高于 150 GPa 时，仅 (La,Th)H$_{9}$ 可能发生相分解。更重要的是，电声耦合（EPC）计算表明 (La,Th)H$_{10}$ 系列可能是潜在超导体，其中 $I4/mmm$-La$_{3}$ThH$_{40}$ 在 200 GPa 下展现出大的 EPC 常数 $\lambda$ = 2.46，最高转变温度（$T_\mathrm{c}$）达 210 K。由于此前对由锕系金属组成的三元氢化物研究甚少，本工作将极大促进此类三元氢化物的进一步发现，并为针对它们的压实验研究提供有益指导。