近日，中國科學院合肥研究院強磁場科學中心高壓研究團隊與安徽大學、南丹麥大學、南京大學等合作，利用高壓研究手段發現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，發表在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；從電子能帶結構的拓撲分類研究發現其高溫相為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。研究團隊利用金剛石對頂砧裝置產生高壓環境，通過同步輻射X射線衍射實驗發現(TaSe4)2I在20GPa以上TaSe4鏈內出現非晶化，但鏈之間仍保持長程有序(如圖所示)，從而在結構上表現出原子排列的短程無序但長程有序的“復合”現象。伴隨著原子鏈內部的非晶化，體系還表現出超導電性。與高壓下新穎結構相一致，超導電性表現出兩步型的轉變，即原子鏈內先出現超導，原子鏈間的耦合導致長程相干出現零電阻。該研究拓展了對固體材料傳統分類的認識，并提供了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)和研究員楊昭榮為論文的共同通訊作者。