Fluxion structure quantique dans le polyhydride supraconducteur de lanthane

Résumé La découverte du polyhydride supraconducteur de lanthane à 250 kelvins sous haute pression a marqué une avancée significative vers la réalisation d'un supraconducteur à température ambiante. Des études de diffraction des rayons X (XRD) révèlent un polyhydride non stoechiométrique LaH 9.6 ou LaH 10±δ responsable de la supraconductivité, qui est communément traité dans la littérature comme LaH 10 sans tenir compte des défauts stoechiométriques. Ici, nous découvrons des effets quantiques nucléaires (NQE) significatifs dans ce polyhydride et démontrons qu'une petite quantité de défauts stoechiométriques provoquera une diffusion quantique des protons dans la structure rigide du lanthane dans l'état fondamental. Le coefficient de diffusion atteint ~10 −7 cm 2 /s dans LaH 9.63 à 150 gigapascals et 240 kelvins, approchant la valeur limite supérieure des hydrures interstitiels à des températures comparables. Un phénomène déroutant observé dans des expériences précédentes, la dépendance positive en pression de la température critique supraconductrice T c en dessous de 150 gigapascals, s'explique par une modulation de la structure électronique due à une distorsion prématurée du réseau d'hydrogène dans cette structure quantique fluxionnelle lors de la décompression, et des changements résultants du couplage électron-phonon. Cette découverte suggère la coexistence de la fluxion quantique des protons et de la supraconductivité induite par l'hydrogène dans ce polyhydride de lanthane, et conduit à une compréhension de la nature structurelle et de la supraconductivité de matériaux riches en hydrogène non stoechiométriques.