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分享一篇 Mater. Today Commun.：中压下三元氢化物 Mg3TiH12 中的氢阴离子单元和高温超导的文章。
感谢论文的原作者！
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主要内容
“压缩三元超导体是高温超导体最突出的候选者，由于元素之间的协同效应，它们通常在相对较低的压力下表现出高温超导性。在目前的工作中，在0 - 200 GPa的压力范围内确定了一系列前所未有的三元Mg-Ti-H超导体。电子-声子耦合计算表明，四个富氢相，即Pmn 21-MgTiH 6，R3 m-Mg3 TiH 12，Pmmn-MgTiH 6，和ImmmMg 2 TiH 9，是潜在的高温超导体。特别是R3 m-Mg3 TiH 12在兆巴压力下具有最高的超导转变温度71.185 K，这是由于高频H-声子模和费米能级处氢的高贡献。电子性质研究表明，Pmn 21-MgTiH 6、R3 m-Mg3 TiH 12、Pmmn-MgTiH 6和Immm-Mg 2 TiH 9都是金属结构，由于大量的电荷从金属原子转移到H原子，这些结构中的氢主要以H−实体的形式存在。”——取自文章摘要。===============================
研究背景
“近年来，由于氢（H）是自然界中最轻的元素，自从预言固体氢在高压下具有潜在的室温超导性后，它在材料科学和凝聚态物理领域越来越受到关注[1-3]。但是绝缘的氢分子即使在足够高的压力下也很难转变成金属原子相。此外，最近宣布观察到金属氢相的实验结果仍然存在争议[4，5]。将重原子引入氢中以将“化学预压缩”效应应用于氢骨架中被认为是在相对于纯氢的较低压力下实现超导性的替代方法[6]。迄今为止，大多数二元氢化物已在理论上作了全面的探索，并在实验上取得了相当多的优秀结果[7]。一系列高压氢基超导体在高压下表现出高温超导性，其Tc值超过200 K，如三维共价网络型H3 S（203 K，155 GPa）[8，9]，氢五茂类HfH 10（234 K，250 GPa）[10]，褶皱蜂窝H层类型SrH 10（259 K，300 GPa）[11]，氢笼形LaH 10（260 K，170-180 GPa）[12-14]，YH6（220 K，166 GPa或237 GPa）[15-17]，YH 9（243-262 K，182-201 GPa）[18]，CeH 18（326 K，350 GPa）[19]和CaH 6（215 K，160 GPa或172 GPa）[20-22]。特别是在氢化物超导体方面取得了重大突破，实验证实了H3 S和LaH 10的近室温超导性。这些结果表明，富氢材料的超导电性主要取决于氢含量和氢形成的相应结构。
钛（Ti）金属以其超导性而闻名，在环境条件下临界温度Tc ~为1.1 K [60]。然而，发现它在高压下具有高达26.2 K的高Tc，这是元素超导体中的最高Tc [61]。作为早期的3d金属，Ti有望形成钛合金。在常压条件下，TiH 2采用四方结构（I4/mmm），当温度升高至310 K时，转变为立方相（Fm 3 m）[62，63]。预测Fm 3 m-TiH 2和I4/mmm-TiH 2在环境压力下表现出强的电子-声子耦合，λ分别为0.84和0.22，估计的Tc值分别为6.7 K和2 mK [64]。有趣的是，已经证明氢化钛在高压下表现出丰富的相图，包括TiH、Ti 2 H5、Ti 5 H13、Ti 5 H14、TiH 3、TiH 4、Ti 2 H13、TiH 12、TiH 14和TiH 22。其中，TiH 22具有接近分子氢的氢含量，表明Ti由于是典型的氢化物形成剂而对氢具有非常高的亲和力[65]。因此，当钛被引入到Mg-H系统中时，Ti对H的高亲和力可以产生具有高超导性的多样化的Mg-Ti-H化合物。”——取自文章引言。===============================
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图1所示。Mg-Ti-H体系在不同压力下的三元相图（凸包）。实红色点表示稳定的化学计量。![]()
图2所示。预测Mg - Ti - H体系的压力-组成相图。![]()
图3所示。(a) 100 GPa时Pmn21-MgTiH6、(b) 100 GPa时R3m-Mg3TiH12、(c) 200 GPa时pmmm - mgtih6和(d) 200 GPa时Immm-Mg2TiH9的晶体结构。红色、绿色和蓝色的球分别代表Mg、Ti和H原子。![]()
图4所示。(a) 100 GPa时Pmn21-MgTiH6、(b) 100 GPa时R3m-Mg3TiH12、(c) 200 GPa时pmn - mgtih6、(d) 200 GPa时imm - mg2tih9的电子能带结构和态密度。![]()
图5所示。Mg - Ti - H体系稳定相的电子局域函数（ELF）：(a) 100 GPa时Pmn21-MgTiH6的001平面，(b) 100 GPa时R3mMg3TiH12的110平面，(c) 200 GPa时Pmmn-MgTiH6的100平面，(d) 200 GPa时imm - mg2tih9的110平面。红色、绿色和蓝色的球分别代表Mg、Ti和H原子。![]()
图6所示。(a) 100 GPa时Pmn21-MgTiH6、(b) 100 GPa时R3mMg3TiH12、(c) 200 GPa时pmmm - mgtih6和(d) 200 GPa时Immm-Mg2TiH9的声子色散关系、声子态投影声子密度（PHDOS）和Eliashberg谱函数。================================主要结论
“在本研究中，利用USPEX代码中的进化算法结合第一性原理计算，对0 ~ 200GPa压力范围内三元Mg-Ti-H体系的相图进行了广泛的研究。预测了8种Mg−Ti−H结构，即P63/ mmc-MgTiH2、R3m-MgTiH4、P21/m-MgTiH5、P63/mmc-MgTi2H6、Pmn21MgTiH6、pmm - mgtih6、R3m-Mg3TiH12和imm - mg2tih9是稳定的金属结构。 其中，Pmn21MgTiH6、pmmm - mgtih6、R3m-Mg3TiH12和Immm-Mg2TiH9被认为是潜在高温超导体。更重要的是，R3m-Mg3TiH12在100 GPa下的超导转变温度Tc可达到71.185 K。此外，所有Mg - Ti - H构型中的氢主要以H -单元的形式存在。这项工作为今后在高压下合成三元Mg - Ti - H化合物和发现新型低压超导氢化物的实验研究提供了有益和明确的指导。”——取自文章结论。================================
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文章题目：
Hydrogen anion unit and high-temperature superconductivity in ternary hydride Mg3TiH12 under moderate pressures
文章链接：
https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S235249282402926X
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