近年来，随着在线原位高压超快光谱技术的发展，超导和关联量子材料的高压超快谱学研究变得可行，可从实验上成功探测高压条件下材料的电-声耦合强度、超导能隙、声子瓶颈效应等。近期，以H₃S和LaH₁₀为代表的富氢高温超导体被相继发现，吸引了国内外广泛关注，其中LaH10±δ的临界温度Tc在165~190GPa超高压下达到了250~260K。然而，由于需要超高压环境，微小样品处于金刚石对顶砧狭小样品腔内，许多先进实验手段无法进行探测，这使得富氢超导体系的电-声耦合强度、超导能隙大小等关键参量难以从实验中直接获得，至今仍然缺乏富氢超导体中强电-声耦合作用导致高Tc的直接实验证据。
近期，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心SF10i组赵继民研究员及其团队（博士后吴艳玲，博士生加孜拉·哈赛恩、田珍耘、翟燕妮）与极端条件物理实验室EX6组程金光研究员、怀柔研究部于晓辉研究员、洪芳副研究员、凝聚态理论与材料计算实验室胡江平研究员等合作，采用在线原位低温变温超高压超快泵浦-探测光谱装置，研究了笼型富氢超导体LaH10±δ的高压超快动力学，实验确定了其电-声耦合强度和超导能隙大小。
图 笼型富氢化合物超导体LaH10±δ的低温高压激发态准粒子超快动力学
实验上，赵继民研究团队发展了一套低温条件下工作的在线原位高压时间分辨超快光谱装置，测量了LaH10±δ在不同温度下的超快光谱（图），同时获得了准粒子弛豫过程中的幅值和寿命两方面的超快动力学信息，探测到了超导临界温度附近的声子瓶颈效应。通过对温度依赖和泵浦光通量依赖快分量超快弛豫过程的双重实验数据分析，获得了LaH10±δ的电-声耦合强度为λ=2.58±0.11，超导能隙大小为Δ(0)=53±5meV，能隙与临界温度的比值为2Δ(0)/kBTc=5.6，能隙参数为θ=1.95。实验所得λ等多个直接实验判据均指向样品中存在强电-声耦合，为理解笼型富氢化合物中的近室温超导转变提供了直接实验依据。该研究促进了对富氢超导材料近室温超导机制的理解，同时也有助于推动关联量子材料高压超快动力学领域的发展，对理解众多复杂材料体系中高压引起的非平衡态超快动力学及其相变以及促进高压超快动力学领域的发展起到了重要作用。
相关研究成果近期以“Ultrafast dynamics evidence of strong coupling superconductivity in LaH10±δ”为题发表于国际学术期刊《自然-通讯》【Nature Communications 15, 9683 (2024)】。吴艳玲博士（现为燕山大学教师）、于晓辉研究员、加孜拉·哈赛恩为该研究的共同第一作者，赵继民研究员、程金光研究员、洪芳副研究员为共同通讯作者，胡江平研究员在理论上进行了合作与指导，合作者还包括单鹏飞博士（现为北京高压科学中心博士后）、田珍耘（现为阿秒科学中心博士后）、翟燕妮。该研究受到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中国科学院、北京市基金委、新基石项目等的资助。
编辑：二分