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合肥研究院等在高压下新物态研究中获进展

2020-08-06 合肥物质科学研究院
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  近日,中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心高压研究团队与安徽大学、南丹麦大学、南京大学等合作,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Advanced Materials上。

  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;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链内出现非晶化,但链之间仍保持长程有序(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。伴随着原子链内部的非晶化,体系还表现出超导电性。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。该研究拓展了对固体材料传统分类的认识,并提供了研究准一维超导电性的理想平台。

  高压研究团队成员安徽大学博士安超为论文第一作者,博士陈绪亮、教授张古非(南丹麦大学)和研究员杨昭荣为论文的共同通讯作者。

  论文链接 

(TaSe4)2I高压下的新物态

打印 责任编辑:侯茜

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