寻找室温超导体一直是科学界的热点，实现室温超导对于能源、医疗和生产领域都有重要推动作用。最近几年，人们通过理论预言和实验合成方法在高压下的氢化物中发现了一系列高温超导体，比如H₃S, LaH₁₀, CaH₆等。这些材料的超导转变温度普遍高于200K（零下70多度），然而只能在极端压力条件下稳定存在。能否在更低压力下实现高温超导是一个焦点话题。掺杂是调控物理性质的有效手段，因此从理论上给出既能保持结构稳定，又能具有高超导转变温度的合适掺杂剂以指导实验工作是很值得探究的问题。

最近，厦大的研究团队通过第一性原理计算，详细研究了15种化学元素掺杂对LaH₁₀的稳定性和超导电性的调控作用。计算表明，绝大部分金属元素掺杂都会诱导声子软化，进而增强电声耦合，提高超导转变温度。这同时也会导致体系在更低压强下动力学失稳。但Ce元素是一个例外。它的引入会降低LaH₁₀的动态稳定压强，在200GPa下仍保持简谐近似下的动力学稳定，同时保持着246K的超导转变温度。电子结构分析表明Ce的引入使得能带R点处的简并消除，费米面附近的范霍夫奇点劈裂，增强了体系的稳定性。通过准谐近似计算，验证了La_0.75Ce_0.25H₁₀在300K以内都具有良好的热力学稳定性。考虑到非谐效应和核量子效应在这些超氢化物中显著，Ce的掺入可能使LaH₁₀在更低压强下稳定存在并维持近室温超导特性。

图1.(a)La_0.75M_0.25H₁₀晶体结构。(b)15种元素掺入时不同压强下体系的动力学稳定情况

图2. 动力学稳定的La_0.75M_0.25H₁₀结构在(a)400GPa,(b)250GPa, 和(c)200GPa 下的超导转变温度与电声耦合强度。

图3. (a)(b)LaH₁₀和La_0.75Ce_0.25H₁₀在200GPa的声子谱，颜色表示不同元素振动贡献。(c)(d)LaH₁₀和La_0.75Ce_0.25H₁₀的电子投影能带以及投影态密度。

这些结果表明，化学掺杂可以通过诱导声子软化进而提高超导转变温度，并且Ce可能是实现低压下LaH₁₀超导的有利掺杂剂。相关研究成果以“Effect of doping on the phase stability and superconductivity in LaH₁₀”为题在物理权威期刊Physical Review Materials 上以Letter形式发表 (DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.7.L101801)。计算凝聚态物理研究组博士生吴泽鹏为论文第一作者，孙阳副教授和吴顺情教授为通讯作者，厦门大学物理学系为第一单位。