将氢气挤压成金属晶格所需的压力奇高无比。尽管如此,阿什克罗夫特仍然通过自己的工作,让人们看到了曙光:某种“氢化物”,即氢和另一种元素构成的化合物,可能在更容易获得的压力之下产生金属氢的超导性。

到了21世纪,有关该领域的研究工作开始取得更多的进展。得益于超级计算机的模拟技术,理论学家能够预测各种氢化物的性质;而结构紧凑的金刚石压砧的广泛使用,则有助于实验人员给前景最被看好的候选氢化物施压,以测试它们的性能。

突然之间,氢化物开始创造一个又一个记录。2015年,德国的一个研究小组发现,在温度为70℃、气压为150万个大气压的条件下,在臭鸡蛋中的发现的一种刺激性化合物——硫化氢具有超导性。四年后,同一实验室在温度约为23℃、气压为180万个大气压的条件下,使氢化镧实现超导。而另一个小组在温度约为13℃的条件下发现该化合物具有超导性的证据。

罗彻斯特大学的迪亚斯实验室已经打破了这些记录。根据直觉和粗略计算,该研究小组测试了一系列氢化合物,以寻找氢的最佳比率。如果氢含量太少,化合物就不能像氢那样具有稳定的超导性。如果添加太多,化合物则会像氢一样,只有当施加足以压碎金刚石压砧的压力才能实现金属化。在他们的研究过程中,该团队压碎了几十对价值3 000美元的金刚石压砧。“这是我们研究中最大的问题,所需的金刚石压砧价格太高了。”迪亚斯无奈地说道。

最终取得成功的方案被证明就是2015年方案的重复。研究人员在硫化氢中加入甲烷(碳氢的化合物),然后用激光烘烤。

迪亚斯的合作者、拉斯维加斯内华达大学的凝聚态物理学家阿什肯·萨拉马特 (Ashkan Salamat)介绍说:“我们完善了该系统,并通过加入适量的氢,使这些库珀对在温度很高的条件下仍然能够正常运行。”

但是,他们未能确定自己研制出的氢-碳-硫混合物的具体细节。氢太小了,无法通过传统晶格结构的探针显示出来,因此该团队不知道原子如何排列,甚至不知道这种物质的确切化学式。

布法罗大学计算化学家伊娃·祖雷克(Eva Zurek)所在的理论小组隶属于迪亚斯实验室。今年早些时候,他们假设了一种可能在金刚石压砧之间形成金属的超导条件,结果却得到了与假设截然相反的结果。祖雷克怀疑是高压将物质转化成了一种未知的排列方式,而通过这种排列方式组成的物质具有超强的超导性。

一旦迪亚斯团队弄清楚了自己手上掌握了什么,理论学家将能够建立模型,以研究给予这种氢碳硫混合物超导性的特质,并有可能进一步修改组成该混合物的配方。