超導電性是一種物質在極低溫下出現的一種奇特的現象，它可以讓電流無阻力地流過物質。這種現象非常有用，比如可以用來制造強大的磁體，或者實現量子計算等高科技應用。但是，超導電性的出現條件非常苛刻，一般需要將物質冷卻到極低的溫度，這樣才能讓電子之間形成一種叫做庫珀對的特殊狀態，從而克服晶格振動的干擾，實現無阻力的電流。

那么，有沒有可能讓超導電性在更高的溫度下出現呢？這是物理學家們長期追求的一個夢想，因為如果能夠實現這一點，那么超導電性的應用就會大大增加，而且也會揭示出更深刻的物理原理。事實上，自從1911年超導電性被發現以來，物理學家們就一直在努力提高超導電性的臨界溫度（Tc），也就是超導電性出現的最高溫度。

目前，已經發現了一些具有較高Tc的超導材料，比如銅氧化物和鐵基超導體，它們有些可以在液氮的沸點（77 K）以上保持超導電性。但是，這些材料的結構都比較復雜，而且超導電性的機制還不是很清楚，所以對于理論的發展和實驗的控制都有一定的困難。

那么，如果我們只用一種元素，而不是多種元素的復合物，能不能實現高溫超導電性呢？這是一個非常有意思的問題，因為單一元素的超導電性更容易理解和分析，而且也更能體現出超導電性的本質。但是，單一元素的超導電性的Tc一般都很低，比如最高的是鈮，只有9.2 K。這是因為單一元素的電子結構比較簡單，電子-聲子耦合比較弱，所以很難形成穩定的庫珀對。那么，有沒有什么辦法可以改變單一元素的電子結構，從而增強電子-聲子耦合，提高Tc呢？答案是有的，那就是高壓。

高壓是一種非常強大的手段，它可以改變物質的原子間距，從而改變物質的電子結構，甚至引發物質的相變，產生一些新的結構和性質。高壓對于超導電性的影響也非常顯著，它可以使一些本來不是超導體的元素變成超導體，也可以使一些本來是超導體的元素的Tc發生變化：有的升高，有的降低，甚至有的出現非單調的變化。高壓下的超導電性是一個非常活躍的研究領域，已經有很多有趣的發現和理論，比如氫化物的高溫超導電性，以及超導電性的相圖等等。

最近，我國的一篇論文報道了一個非常令人驚訝的結果，那就是在高壓下，鈧這種元素的超導電性的Tc可以達到30 K以上，這是迄今為止已知的單一元素的超導電性的最高Tc，甚至可以和一些復雜的超導材料相媲美。這篇論文的作者使用了金剛石對頂砧這種裝置，可以產生高達283 GPa的壓力，然后用電阻和磁化率這兩種方法來測量鈧的超導電性的Tc。

他們發現，隨著壓力的增加，鈧的Tc從43 GPa時的3 K，逐漸升高到283 GPa時的32 K，而且沒有出現飽和的跡象，說明如果壓力再增加，Tc可能還會繼續升高。這是一個非常驚人的發現，因為它打破了單一元素的超導電性的Tc的上限，而且也提出了一個新的問題，那就是為什么鈧的超導電性的Tc會隨著壓力的增加而升高呢？

為了解釋這個問題，作者使用了第一性原理計算，來分析鈧在不同壓力下的電子結構和電子-聲子耦合。他們發現，隨著壓力的增加，鈧的晶格結構發生了幾次相變，從hcp到fcc，再到hcp，最后到hcp fcc的混合相。這些相變會導致鈧的電子結構發生變化，特別是3d軌道的能級會隨著壓力的增加而升高，從而接近費米能級，增加了電子態密度。這樣，電子-聲子耦合就會增強，從而提高Tc。

作者還計算了鈧的聲子譜和聲子線寬，發現隨著壓力的增加，聲子譜的整體頻率會升高，而聲子線寬會降低，這也說明了電子-聲子耦合的增強。作者還給出了一個經驗公式，來描述鈧的Tc和壓力的關系，發現和實驗結果吻合得很好。