氮掺杂镥氢材料的成份以及压力导致的颜色变化

最近,美国罗切斯特大学的Dias实验组宣称,氮掺杂镥氢材料在1 GPa下超导转变温度可以达到294 K.此消息立刻引起了全世界的广泛关注.Dias等人的实验结果一旦被证实,就意味着人类追寻已久的常压-室温超导近在眼前.然而,后续的一系列实验均未发现氮掺杂镥氢材料在1 GPa具有超导电性.并且,Dias实验中的氮掺杂镥氢材料,其成份与结构未知.为了解决这些问题,本文通过结构搜索与第一性原理计算,发现氮掺杂镥氢材料的主成份为LuH_(2)(Fm■m),其次为LuN(Fm■m);常压下呈蓝色的LuH_(2),在压力下将逐渐变为紫色和红色;在LuH_(2)和LuN中,费米面附近主要是镥的5d电子,而氢或者氮的电子几乎缺失,使得这两种材料无法超导.本研究确认了Dias实验中氮掺杂镥氢材料的主要成份,解释了其在压力下为何会产生复杂的颜色变化,并阐明了后续实验未能发现超导电性的原因.