近日，中國(guó)科學(xué)院合肥研究院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心高壓研究團(tuán)隊(duì)與安徽大學(xué)、南丹麥大學(xué)、南京大學(xué)等合作，利用高壓研究手段發(fā)現(xiàn)了一種具有新穎結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)體。相關(guān)研究結(jié)果以Long-Range Ordered Amorphous Atomic Chains as Building Blocks of a Superconducting Quasi-One-Dimensional Crystal為題，發(fā)表在Advanced Materials上。
 

　　固體材料按照結(jié)構(gòu)可分為晶體、非晶體和準(zhǔn)晶體：一般來說，晶體同時(shí)具有長(zhǎng)程和短程的平移或旋轉(zhuǎn)對(duì)稱序；非晶體中短程有序但不具有長(zhǎng)程序；準(zhǔn)晶體則具有長(zhǎng)程的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱序而沒有長(zhǎng)程的平移對(duì)稱序。具有長(zhǎng)程有序但短程無序的材料在自然界中非常罕見。
 

　　團(tuán)隊(duì)選取具有準(zhǔn)一維鏈狀結(jié)構(gòu)的(TaSe4)2I為研究對(duì)象，作為其結(jié)構(gòu)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(shí)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(zhǔn)一維鏈狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它是一種典型電荷密度波材料；從電子能帶結(jié)構(gòu)的拓?fù)浞诸愌芯堪l(fā)現(xiàn)其高溫相為Weyl半金屬，低溫下伴隨電荷密度波轉(zhuǎn)變體系進(jìn)入一種所謂的軸子絕緣態(tài)。研究團(tuán)隊(duì)利用金剛石對(duì)頂砧裝置產(chǎn)生高壓環(huán)境，通過同步輻射X射線衍射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)(TaSe4)2I在20GPa以上TaSe4鏈內(nèi)出現(xiàn)非晶化，但鏈之間仍保持長(zhǎng)程有序(如圖所示)，從而在結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)出原子排列的短程無序但長(zhǎng)程有序的“復(fù)合”現(xiàn)象。伴隨著原子鏈內(nèi)部的非晶化，體系還表現(xiàn)出超導(dǎo)電性。與高壓下新穎結(jié)構(gòu)相一致，超導(dǎo)電性表現(xiàn)出兩步型的轉(zhuǎn)變，即原子鏈內(nèi)先出現(xiàn)超導(dǎo)，原子鏈間的耦合導(dǎo)致長(zhǎng)程相干出現(xiàn)零電阻。該研究拓展了對(duì)固體材料傳統(tǒng)分類的認(rèn)識(shí)，并提供了研究準(zhǔn)一維超導(dǎo)電性的理想平臺(tái)。
 

　　高壓研究團(tuán)隊(duì)成員安徽大學(xué)博士安超為論文第一作者，博士陳緒亮、教授張古非(南丹麥大學(xué))和研究員楊昭榮為論文的共同通訊作者。