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高压环境下制备出来的基于镧元素的近室温超导体（图片来源：SPL）
自1911年超导体被人类首次发现以来，寻找能在室温条件下达到超导态的材料一直是科学家们竞相追逐的目标。现在，有科学家让超导体转变温度提升至近室温。来自美国乔治华盛顿大学的地球物理学家Russell Hemley在2018年8月公开的研究显示，其团队合成的氢化镧（LaH10）超导转变温度为260K（约-13.15℃），相关论文即将在《物理评论快报》上发表。不过，Hemley等人的实验需要在200GPa的超强压力下进行，且这种化合物的超导特性还有待进一步验证。
在高压条件下，物质的原子间距可以被缩小，一些在常压条件下难以存在的物质也有可能被合成。2017年，中国吉林大学物理学院教授马琰铭等人曾在《物理评论快报》上发表文章，预测在高压条件下具有笼状结构的稀土富氢化合物可能具有接近室温的超导转变温度，即在较高温度下实现超导。马琰铭说，“在常压条件下，镧和氢的化合物一般只有2价或3价，只有在高压条件下，才能合成出LaH10这种化合物。”
基于理论上的预测，美国芝加哥阿贡国家实验室Hemley等人，他们将一块体积非常小的金属镧放到金刚石对顶压砧（DAC）中，让其与氢在高温高压下进行反应，从而合成出了LaH10，并且通过X射线衍射确定了这种超导体的化学式和晶体结构。中国科学院物理所研究员孙力玲认为，Hemley等人实现了高达200万大气压的压力，并采用激光加热进行高压合成的技术，这非常具有挑战性。
除了Hemley团队，德国马普学会的物理学家Mikhail Eremets也在实验中合成了LaH10±x ，并于2018年报道了超导转变温度为215K（约-58.15℃）的实验成果。Eremets等人早前于2014年曾报告了另一种含有氢元素的超导材料——硫化氢，能在-83℃条件下实现超导转变，这在当时是超导转变温度的最高纪录。
根据孙力玲介绍，Hemley团队和Eremets团队长期从事超高压力下的物性测量，有很强的技术基础实现这些超高压研究突破。他们在超导研究中取得的成果，应该说是他们的长期技术积累。
超导体有两个基本特征：零电阻和完全抗磁性（迈斯纳效应）。只有验证了材料同时具备这两个特征，才能被确认是超导体。Hemley等人在研究中只是观测到了电阻突然下降，并不完全等同于零电阻。此外，这两个团队都还需要开展抗磁性实验，而这一工作的难度会更大。中科院物理所研究员程金光表示，“观测物质的抗磁性需要一定的样品体积，在接近200GPa超高压下的DAC中，样品可能只有一两个微米厚，这样小的样品的抗磁信号很可能低于磁探测设备的极限，很难证实它的迈斯纳效应。”
早在1968年，美国康奈尔大学物理学家Neil Ashcroft曾依据常规超导体BCS理论，预言金属氢能在室温条件下实现超导转变。但金属氢的制备需要极高的压力环境，甚至高达500GPa，于是科学家就将思路转变为制备含氢量较高的化合物。现在，Hemley等人制备LaH与直接制备金属氢相比其压力已经低了许多。
富氢化合物实现高温超导的关键就是让氢与氢之间形成共价键网络。以Hemley等人的实验为例，在200GPa条件下合成的LaH10，其结构是许多氢原子以共价键的形式组成笼状结构，将一个镧原子包围在中央。
Hemley和Eremets等人在高压条件下的研究结果，能为探索常压环境下超导材料的合成与性能优化提供指导。比如，如果在常压下使用化学压力代替物理压力，有可能进一步提高超导转变温度。但是，能否在相对低的压力下合成类似LaH10的高度富氢化合物且物相及其性能稳定，是一项非常具有挑战性的课题。如果他们的工作能被进一步的抗磁实验研究证实，就能为深入、准确理解超导机理提供新的实验证据，进而对超导新材料的探索乃至实现能够应用的室温超导体具有重要的指导意义。
