Beräkningar utförda av ett internationellt team av forskare från Spanien, Italien, Frankrike, Tyskland, och Japan visar att kristallstrukturen hos den rekordsupraledande LaH10-föreningen stabiliseras av atomära kvantfluktuationer. Detta resultat tyder på att supraledning som närmar sig rumstemperatur kan vara möjlig i väterika föreningar vid mycket lägre tryck än vad som tidigare förväntats med klassiska beräkningar. Resultaten publiceras idag i Natur .

Att nå rumstemperatur supraledning är en av fysikens största drömmar. Dess upptäckt skulle medföra en teknisk revolution genom att tillhandahålla elektrisk transport utan förlust, ultraeffektiva elektriska motorer eller generatorer, samt möjligheten att skapa enorma magnetfält utan kylning. De senaste upptäckterna av supraledning först vid 200 kelvin i svavelväte och senare vid 250 kelvin i LaH10 har väckt uppmärksamhet till dessa material, ger förhoppningar om att snart nå rumstemperaturer. Det är nu klart att väterika föreningar kan vara högtemperatursupraledare. Åtminstone vid högt tryck:båda upptäckterna gjordes över 100 gigapascal, en miljon gånger atmosfärstrycket.

De 250 kelvin (-23ºC) som erhålls i LaH10, den vanliga temperaturen vid vilken hemfrysar fungerar, är den varmaste temperaturen för vilken supraledning någonsin har observerats. Möjligheten till högtemperatursupraledning i LaH10, en superhydrid som bildas av lantan och väte, förutsågs av kristallstrukturförutsägelser redan 2017. Dessa beräkningar antydde att över 230 gigapascal en mycket symmetrisk LaH10-förening (Fm-3m rymdgrupp), med en vätebur som omsluter lantanatomerna (se figur), skulle bildas. Det beräknades att denna struktur skulle förvrängas vid lägre tryck, bryta det mycket symmetriska mönstret. Dock, experiment som utfördes 2019 kunde syntetisera den mycket symmetriska föreningen vid mycket lägre tryck, från 130 och 220 gigapascal, och att mäta supraledning runt 250 kelvin i detta tryckområde. Kristallstrukturen hos skivsupraledaren, och därmed dess supraledning, förblev därför inte helt klart.

Nu, tack vare de nya resultaten publicerade i Natur , vi vet att atomära kvantfluktuationer "limmar" den symmetriska strukturen hos LaH10 i hela tryckområdet där supraledning har observerats. I mer detalj, beräkningarna visar att om atomer behandlas som klassiska partiklar, det är, som enkla punkter i rymden, många förvrängningar av strukturen tenderar att sänka energin i systemet. Detta betyder att det klassiska energilandskapet är mycket komplext, med många minima (se figur), som en mycket deformerad madrass eftersom många människor står på den. Dock, när atomer behandlas som kvantobjekt, som beskrivs med en delokaliserad vågfunktion, energilandskapet är helt omformat:endast ett minimum är uppenbart (se figur), vilket motsvarar den mycket symmetriska Fm-3m strukturen. På något sätt, kvanteffekter tar bort alla i madrassen utom en person, som deformerar madrassen bara i en enda punkt.

Vidare, uppskattningarna av den kritiska temperaturen med hjälp av kvantenergilandskapet överensstämmer tillfredsställande med experimentella bevis. Detta stöder ytterligare Fm-3m högsymmetristrukturen som ansvarig för den supraledande posten.