《Advanced Materials》|我院在高压下的新物态研究取得最新成果

时间:2020-07-29   浏览:10

近日,我院与中科院强磁场中心、南丹麦大学、南京大学等单位合作,利用高压研究手段发现了一种具有新颖结构的超导体。相关研究结果以“Long-Range Ordered Amorphous Atomic Chains as Building Blocks of a Superconducting Quasi-One-Dimensional Crystal”为题,发表在材料学国际顶级期刊《Advanced Materials》上。

《固体物理》中固体材料按照结构可分为晶体、非晶体和准晶体:一般来说,晶体同时具有长程和短程的平移或旋转对称序;非晶体中短程有序但不具有长程序;准晶体则具有长程的旋转对称序而没有长程的平移对称序。具有长程有序但短程无序的材料在自然界中非常罕见。

团队选取具有准一维链状结构的(TaSe4)2I为研究对象,作为其结构主要组成单元的TaSe4链沿c方向延伸且相互之间平行排列,同时与沿c方向的I原子链相互嵌套,共同组成三维晶格。由于(TaSe4)2I准一维链状结构特点,它是一种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种所谓的轴子绝缘态。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射线衍射实验发现(TaSe4)2I在20GPa以上TaSe4链内虽然出现了非晶化,但链之间仍然保持着长程有序(如图所示),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,伴随着原子链内部的非晶化,体系还表现出了超导电性。与高压下新颖结构相一致,超导电性表现出两步型的转变,即原子链内先出现超导,原子链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们对固体材料传统分类的认识,还提供了一个研究准一维超导电性的理想平台。

(TaSe4)2I晶体材料高压下的新物态

安徽大学物质科学与信息技术研究院为文章的第一通讯单位。我院安超博士为本文的第一作者,中科院强磁场中心陈绪亮博士、南丹麦大学张古非教授以及物科院杨昭荣双聘教授为文章的共同通讯作者。

文章链接: https://doi.org/10.1002/adma.202002352