高压200GPa，PH3分子结构如何变？

　　 氢化物是高温超导领域的新星。2015年，德国马普所Drozdov等人发现，在超高压条件（155 GPa）下硫化氢（H2S）可以在203.5 K（-70℃）温度下实现超导。2018年，Somayazulu等人发现，高压条件下的LaH10可以在260 K（-13 ℃）表现出超导迹象，这一成绩已经接近室温超导的圣杯。

　　 那么，在高压条件下，氢化物的结构到底发生了哪些改变？为什么它们可以在较高温度下获得超导性能？

　　 为回答这些问题，北京高压科学研究中心王霖教授课题组和江苏师范大学、温州大学、及上海应用物理研究所等多个单位合作，以磷烷（PH3）为研究对象，结合原位高压实验和第一性原理计算，对PH3在高压下的结构和化学计量比的演化进行了细致研究。相关研究结果在线发表于《国家科学评论》（National Science Review），文章题为Stoichiometric evolutions of PH3 under high pressure: implication for high Tc superconducting hydrides。

　　 金刚石对顶砧高压原位测量技术显示，在室温条件下，PH3只可以稳定保持到11.7 GPa，之后发生二聚反应生成P2H4；在25 GPa，P2H4会再次聚合生成P4H6；当压力高于35 GPa，P4H6会最终分解为磷单质和氢气。

　　 而低温条件下，磷氢化合物在高压下的聚合和分解可以被有效抑制。在205 GPa高压下，P4H6分子依然能稳定存在。

　　 Calypso软件计算结果表明，高压条件下，P4H6存在两种可能的稳定结构：Cmcm结构和C2/m结构，二者分别在不同压力下更加稳定。这两种结构的P4H6都可以在高压下转变为超导体，其中，C2/m结构P4H6在200 GPa计算的Tc值为67 K，这一结果与实验温度相符。

　　 以上实验和计算结果，可以为氢化物超导机制的研究提供方向。（来源：科学网）

　　 相关论文信息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwz010

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