近期，中科院合肥研究院強磁場中心的高壓研究團隊與安徽大學、南丹麥大學、南京大學等單位合作，利用高壓研究手段發(fā)現(xiàn)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(fā)表在材料學國際頂級期刊Advanced Materials上。 

　　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(fā)現(xiàn)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(tài)。研究團隊利用金剛石對頂砧裝置產(chǎn)生高壓環(huán)境，通過同步輻射X射線衍射實驗發(fā)現(xiàn)(TaSe₄)₂I在20GPa以上TaSe₄鏈內(nèi)雖然出現(xiàn)了非晶化，但鏈之間仍然保持著長程有序（如圖所示），從而在結構上表現(xiàn)出原子排列的短程無序但長程有序的“復合”現(xiàn)象。更為有趣的是，伴隨著原子鏈內(nèi)部的非晶化，體系還表現(xiàn)出了超導電性。與高壓下新穎結構相一致，超導電性表現(xiàn)出兩步型的轉變，即原子鏈內(nèi)先出現(xiàn)超導，原子鏈間的耦合導致長程相干出現(xiàn)零電阻。該研究發(fā)現(xiàn)不但拓展了人們對固體材料傳統(tǒng)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。 

　　高壓研究團隊成員安徽大學安超博士為本文的第一作者，陳緒亮博士、張古非教授（南丹麥大學）和楊昭榮研究員為文章的共同通訊作者。 

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

　　圖：(TaSe₄)₂I高壓下的新物態(tài)