近日，上海科技大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院齊彥鵬課題組聯(lián)合中國科學(xué)院物理研究所、蘇州大學(xué)等合作單位，通過高壓調(diào)控實(shí)現(xiàn)了晶體材料In2Te5體系的相邊界展寬，觀測到無序增強(qiáng)的非晶超導(dǎo)現(xiàn)象，這一研究成果近期發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)。
 

圖1 論文發(fā)布頁面
 

　　熱力學(xué)關(guān)系中經(jīng)典的吉布斯相律指出，當(dāng)跨越相邊界時(shí)，物質(zhì)的結(jié)構(gòu)會發(fā)生相變，從而導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(jīng)典的相變邊界有效擴(kuò)展為一個(gè)大范圍的非晶轉(zhuǎn)變區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)了加壓過程中In2Te5單晶的晶態(tài)-非晶態(tài)-晶態(tài)(CAC)相變。
 

圖2 In2Te5 晶態(tài)-非晶態(tài)-晶態(tài)(CAC)相變的微觀機(jī)制與實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
 

　　通過原位同步輻射衍射研究，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)In2Te5的上述相變源于相對剛性的[In2Te2]2+區(qū)塊的旋轉(zhuǎn)，這些區(qū)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(tài)，進(jìn)而誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)相變發(fā)生。值得關(guān)注的是，在非晶轉(zhuǎn)變附近，雖然載流子濃度基本保持不變，但I(xiàn)n2Te5的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度(Tc)卻意外增加了約25%。研究團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)理論以解釋這一現(xiàn)象，該理論認(rèn)為非晶超導(dǎo)性的增強(qiáng)可能源于無序?qū)е碌碾娮雨P(guān)聯(lián)性增強(qiáng)。
 

圖3 In2Te5 在相變邊界處出現(xiàn)的超導(dǎo)電性增強(qiáng)。
 

　　本研究不僅為超導(dǎo)物性調(diào)控提供了新思路，拓展了對相變邊界的認(rèn)識，還展示了結(jié)構(gòu)無序材料的性能潛力。上海科技大學(xué)物質(zhì)學(xué)院2018級博士畢業(yè)生趙毅(現(xiàn)為上海科技大學(xué)博士后)、中國科學(xué)院物理研究所應(yīng)天平研究員、上海科技大學(xué)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(xué)院物理研究所應(yīng)天平研究員、蘇州大學(xué)陳垂針教授、上?？萍即髮W(xué)齊彥鵬教授為通訊作者，上海科技大學(xué)為第一完成單位。蘇州實(shí)驗(yàn)室于同旭博士、上海科技大學(xué)陳宇林教授等合作者為本研究提供了幫助支持。