近日，上海科技大學物質科學與技術學院齊彥鵬課題組聯合中國科學院物理研究所、蘇州大學等合作單位，通過高壓調控實現了晶體材料In2Te5體系的相邊界展寬，觀測到無序增強的非晶超導現象，這一研究成果近期發表于國際學術期刊《先進材料》(Advanced Materials)。
 

圖1 論文發布頁面
 

　　熱力學關系中經典的吉布斯相律指出，當跨越相邊界時，物質的結構會發生相變，從而導致物性的突變。這使得相變邊界附近的物性研究和相圖的精確測定具有重要意義。本研究中，齊彥鵬課題組充分考慮In2Te5的結構特征，利用高壓手段通過部分破壞體系長程平移對稱性的方式，將經典的相變邊界有效擴展為一個大范圍的非晶轉變區域，從而實現了加壓過程中In2Te5單晶的晶態-非晶態-晶態(CAC)相變。
 

圖2 In2Te5 晶態-非晶態-晶態(CAC)相變的微觀機制與實驗證據。
 

　　通過原位同步輻射衍射研究，團隊發現In2Te5的上述相變源于相對剛性的[In2Te2]2+區塊的旋轉，這些區塊由鉸鏈狀的[Te3]2?連接而成。高壓條件可以改變[Te3]2?鉸鏈狀連接的空間形態，進而誘導結構相變發生。值得關注的是，在非晶轉變附近，雖然載流子濃度基本保持不變，但In2Te5的超導轉變溫度(Tc)卻意外增加了約25%。研究團隊提出了一個理論以解釋這一現象，該理論認為非晶超導性的增強可能源于無序導致的電子關聯性增強。
 

圖3 In2Te5 在相變邊界處出現的超導電性增強。
 

　　本研究不僅為超導物性調控提供了新思路，拓展了對相變邊界的認識，還展示了結構無序材料的性能潛力。上海科技大學物質學院2018級博士畢業生趙毅(現為上海科技大學博士后)、中國科學院物理研究所應天平研究員、上海科技大學2024級博士研究生趙凌霄與齊彥鵬課題組博士后吳玨霏為本文共同第一作者，中國科學院物理研究所應天平研究員、蘇州大學陳垂針教授、上海科技大學齊彥鵬教授為通訊作者，上海科技大學為第一完成單位。蘇州實驗室于同旭博士、上海科技大學陳宇林教授等合作者為本研究提供了幫助支持。