常压下存在72小时的超导态，朱经武组新PNAS

lactone

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2423102122

刚才发了一遍，但是又发现一些新东西。严格说并没有提室温超导，而是采用某种方法，让亚稳态的超导材料能够在常压下稳定存在，但是Tc依然非常低。

文章标题是：
创建、稳定和常压下研究压力诱导的BST化合物的超导性

本文的核心内容是关于在常压下实现和稳定Bi0.5Sb1.5Te3（BST）的高压诱导超导性的研究。文章详细描述了BST在不同压力下的晶体结构变化、超导转变温度（Tc）的变化，以及通过压力猝灭协议（Pressure-Quench Protocol, PQP）在常压下保留这些高压诱导的超导相的实验结果。以下是文章的详细内容：
背景知识

• 超导性与压力的关系：自1993年以来，所有记录最高的超导转变温度都是在高压下实现的，这些材料处于亚稳态。这些极端条件对探索这些亚稳相构成了重大障碍，因此研究者们致力于在常压下稳定这些亚稳态。
  
• BST材料的选择：BST是一种拓扑半导体，选择它是因为其在高压下可能通过费米面拓扑变化（Fermi Surface Topology Change, FSTC）来增强热电性能，同时保持其化学和结构完整性。
  
  

研究方法

• 压力猝灭协议（PQP）：研究者开发了一种PQP，通过在特定温度（TQ）下迅速释放压力（PQ），以在常压下保留高压诱导的超导相。
  
• 实验设备：使用金刚石对顶砧（DAC）进行高压测量，结合X射线衍射（XRD）、电阻率测量和磁化测量等技术。
  
• 理论计算：利用密度泛函理论（DFT）计算来支持实验结果，包括电子能谱和声子色散的计算。
  
  

实验结果

• 晶体结构变化：BST在不同压力下展现出三种不同的晶体结构相，分别是BST-I（R3m，0-10 GPa）、BST-II（C2/m，10-23 GPa）和BST-III（Im3m，23-53 GPa）。这些结构变化与压力诱导的超导性密切相关。
  
• 超导转变温度（Tc）的变化：在4.8 GPa下，BST-I相出现了超导转变，Tc约为4.8 K，且在8.1 GPa下Tc增加到5.1 K。在10 GPa附近，Tc突然增加，与BST-I到BST-II的结构相变相吻合。Tc在16 GPa时达到最高值约9 K，随后开始下降。在24 GPa附近，Tc再次出现异常，但没有结构变化。
  
• PQP的效果：通过PQP，研究者成功在常压下保留了BST的高压诱导超导相。例如，在8.0 GPa和77 K下进行PQP后，BST-I相的超导性在常压下得以保留。在20.3 GPa和77 K下进行PQP后，BST-II相的超导性在常压下保留，Tc约为4.9 K。在33.3 GPa和77 K下进行PQP后，BST-III相在常压下保留了两个不同的Tc，分别为约6 K和10.2 K，其中10.2 K是BST系列化合物中报道的最高Tc。
  
  

关键结论

• 拓扑超导性的可能：BST-I相在4.8 GPa下出现的超导转变可能与拓扑超导性有关，因为这一转变发生在没有晶体对称性变化的情况下，但与FSTC相吻合。
  
• PQP的有效性：PQP不仅成功在常压下保留了高压诱导的超导相，还提高了Tc，这可能与PQP过程中形成的微观结构有关。
  
• 热稳定性和时间稳定性：PQed相在温度变化和时间测试中表现出较高的稳定性，这对于科学和应用研究具有重要意义。
  
• DFT计算的支持：DFT计算结果支持了实验观察到的FSTC和超导性，提供了对BST在不同压力下电子结构和声子色散的深入理解。
  
  

研究意义

• 科学意义：这项研究不仅在常压下稳定了高压诱导的超导相，还为探索这些亚稳态的物理性质提供了新的方法，如使用STM、ARPES等技术进行进一步研究。
  
• 应用前景：BST的超导和热电性能使其成为寻找超导性和热电性共存的优秀平台，这可能对量子技术的发展产生重要影响。
  
  

通讯作者是休斯顿大学的朱经武

共同第一作者是休斯顿大学的邓亮子和燕山大学的王步升

邓亮子的个人主页
https://uh.edu/nsm/physics/people/profiles/liangzi-deng/

王步升的个人主页
http://web.ysu.edu.cn/WBS1/zh_CN/index.htm