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      安徽大學在高壓下的新物態研究取得最新成果
      2020-08-28 安徽大學

        近日,我校與中科院強磁場中心、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”為題,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為晶體、非晶體和準晶體:一般來說,晶體同時具有長程和短程的平移或旋轉對稱序;非晶體中短程有序但不具有長程序;準晶體則具有長程的旋轉對稱序而沒有長程的平移對稱序。具有長程有序但短程無序的材料在自然界中非常罕見。

        團隊選取具有準一維鏈狀結構的(TaSe4)2I為研究對象,作為其結構主要組成單元的TaSe4鏈沿c方向延伸且相互之間平行排列,同時與沿c方向的I原子鏈相互嵌套,共同組成三維晶格。由于(TaSe4)2I準一維鏈狀結構特點,它是一種典型電荷密度波材料;最近,人們從電子能帶結構的拓撲分類研究發現其高溫相為Weyl半金屬,低溫下伴隨電荷密度波轉變體系進入一種所謂的軸子絕緣態。研究團隊利用金剛石對頂砧裝置產生高壓環境,通過同步輻射X射線衍射實驗發現(TaSe4)2I在20GPa以上TaSe4鏈內雖然出現了非晶化,但鏈之間仍然保持著長程有序(如圖1所示),從而在結構上表現出原子排列的短程無序但長程有序的“復合”現象。更為有趣的是,伴隨著原子鏈內部的非晶化,體系還表現出了超導電性。與高壓下新穎結構相一致,超導電性表現出兩步型的轉變,即原子鏈內先出現超導,原子鏈間的耦合導致長程相干出現零電阻,該研究發現不但拓展了人們對固體材料傳統分類的認識,還提供了一個研究準一維超導電性的理想平臺。

        圖1. (TaSe4)2I晶體材料高壓下的新物態

        我校物質科學與信息技術研究院為文章的第一通訊單位,該院安超博士為本文的第一作者,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為文章的共同通訊作者。

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