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合肥研究院等在高压下新物态研究中获进展

时间:2020-08-06 作者:专家委 点击:52

近日,中国科学院合肥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。

(来源:专家委 )

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