【聚焦“雙一流”】我校在高壓下的新物態研究取得最新成果

發布時間:2020-08-04

本網訊(物質科學與信息技術研究院)近日,中科院強磁場中心、南丹麥大學、南京大學等單位合作利用高壓研究手段發現了一種具有新穎結構的超導體。相關研究結果以Long-Range Ordered Amorphous Atomic Chains as Building Blocks of a Superconducting Quasi-One-Dimensional Crystal爲題發表在材料學國際頂級期刊《Advanced Materials》上。

《固體物理》中固體材料按照結構可分爲晶體、非晶體和准晶體:一般来说,晶體同时具有长程和短程的平移或旋转對稱序;非晶體中短程有序但不具有长程序;准晶體则具有长程的旋转對稱序而没有长程的平移對稱序具有長程有序但短程無序的材料在自然界中非常罕見。

團隊選取具有准一維鏈狀結構的(TaSe4)2I爲研究對象,作爲其結構主要組成單元的TaSe4沿c方向延伸且相互之间平行排列,同时與沿c方向的I原子鏈相互嵌套,共同组成三维晶格。由于(TaSe4)2I准一维鏈状结构特点,它是一種典型电荷密度波材料;最近,人们从电子能带结构的拓扑分类研究发现其高温相为Weyl半金属,低温下伴随电荷密度波转变体系进入一種所谓的轴子绝缘态。研究团队利用金刚石对顶砧装置产生高压环境,通过同步辐射X射線衍射實驗發現(TaSe4)2I20GPa以上TaSe4内虽然出现了非晶化,但鏈之间仍然保持着长程有序(如圖1所示),从而在结构上表现出原子排列的短程无序但长程有序的“复合”现象。更为有趣的是,伴随着原子鏈内部的非晶化,体系还表现出了超导电性。與高压下新颖结构相一致,超导电性表现出两步型的转变,即原子鏈内先出现超导,原子鏈间的耦合导致长程相干出现零电阻,该研究发现不但拓展了人們對固體材料傳統分類的認識,還提供了一個研究准一維超導電性的理想平台。

  

1. (TaSe4)2I晶體材料高压下的新物态

我校物质科学與信息技术研究院为文章的第一通讯单位,該院安超博士爲本文的第一作者,中科院強磁場中心陳緒亮博士、南丹麥大學張古非教授以及物科院楊昭榮雙聘教授爲文章的共同通訊作者。

文章鏈接: https://doi.org/10.1002/adma.202002352


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