磁性“超透镜”为高温超导体开启新窗口

包括亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心（HZDR）科学家在内的国际研究团队，在超氢化物这一极具前景的超导体研究中取得了方法学上的突破。团队首次成功利用核磁共振波谱技术，对极端压力下的镧超氢化物进行了分析。该研究发表在《先进科学》杂志上。

超导体的特征是，在低于材料特定的临界温度时，其电阻会消失，从而能够无损耗地导电。对于大多数已知材料而言，这一转变温度低于约140开尔文（零下133摄氏度），这在实际应用中需要复杂的冷却技术。因此，研究人员正积极寻找能在显著更高温度下展现超导性的材料。

超氢化物是富含氢的化合物，其中像镧这样的金属嵌入在紧密堆积的氢晶格中。在行星内部那样的极端压力下，它们会发展出非凡的电子特性，并可能在接近室温的条件下展现超导性。因此，这类材料目前保持着已观测到超导迹象的最高临界转变温度的世界纪录。

为创造这样的条件，团队在金刚石对顶砧中将样品压缩在两颗金刚石之间，压力超过一百万倍大气压。挑战在于样品尺寸极小，这意味着研究需要最高水平的实验精度。微型磁超透镜登场

这正是当前研究的切入点：利用所谓的楞次透镜——微结构导电环元件——研究人员将核磁共振波谱所需的高频场精确聚焦到样品体积内，从而显著放大信号。这种聚焦使得在金刚石对顶砧内的极端条件下进行NMR测量成为可能。

亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心德累斯顿强磁场实验室的弗洛里安·伯特尔博士解释说：“我们必须将高频场精确聚焦到金刚石压砧之间样品所在的位置，这个区域仅有几十微米，比人的头发丝直径还小。通过使用楞次透镜，我们能够将高频信号放大到如此程度，以至于首次获得了对超氢化物有意义的NMR数据。”这些测量为了解材料的原子特性提供了直接见解，有助于更好地理解它们。

最高磁场作为额外的应力测试

团队此前已利用德累斯顿强磁场实验室的脉冲强磁体，通过测量电阻对这些材料进行了研究。这类磁场充当了对超导体的应力测试：它们揭示了超导态能够保持稳定的最大场强。只有将这两种方法——高压下的NMR研究和最高磁场下的电阻测量——结合起来，才能全面揭示这类材料的物理特性。

这项研究是与北京高压科学研究中心的高压专家紧密合作完成的。

德米特里·塞梅诺克博士表示：“与德累斯顿强磁场实验室的合作对我们项目至关重要。那里可用的强磁场设施以及高频仪器方面的专业知识，为这些实验提供了理想条件。”

从长远来看，研究人员旨在更好地理解富氢材料中超导性的物理机制，从而推动未来高能效技术新材料的开发。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1002/advs.202520701