近期，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所、強磁場中心和南京大學合作研究團隊，在高壓強磁場極端條件下對WTe2材料的物性研究中取得新進展。該團隊利用金剛石對頂砧高壓技術，通過研究電輸運和磁化率，首次觀測到了高壓誘導的超導電性，並通過理論計算對磁電阻以及超導電性隨壓力的演化進行了系統研究，相關結果以《二碲化鎢中壓力驅動的“穹頂”型的超導電性及電子結構的演化》為題，發表在7月23日的Nature子刊《自然-通信》（Nature Communications）上，固體所研究員楊昭榮和南京大學教授宋鳳麒、萬賢剛為文章共同通訊作者。  

 

高壓在研究材料新物性，尤其在探索新型超導材料中是一種乾淨純粹且強有力的手段。WTe2是一種層狀半金屬材料，當溫度為0.53K時，在60T的強磁場下，其磁電阻可達13,000,000%，並且仍然沒有達到飽和。這一奇特現象引起了海內外研究人員的廣泛關注。最近的理論研究表明，它可能是一種Weyl半金屬，磁電阻的產生被認為與體系中費米麵附近的空穴和電子載流子濃度的完美匹配有關，這種完美平衡態對於外界微擾極其敏感，如摻雜和應力等。

 

壓力可以使晶格收縮，能帶交疊增加，破壞這種載流子的平衡關係，從而可能誘發新的電子相變。基於這個考慮，合作團隊在南京大學人工微結構協同創新中心框架下，迅速開展了高壓下的實驗和理論兩方面的研究。實驗發現：在壓力為2.7GPa時，當溫度降至3.1K以下，伴隨著巨磁電阻效應的逐漸消失，電阻出現了一個急劇下降。隨著壓力的進一步增加，零電阻逐漸出現，說明電阻的陡降對應一個壓力誘導的超導轉變。在約17GPa時，超導轉變溫度TC達到最大值7K，且伴隨壓力繼續增加，TC逐漸減小，表現出一個“dome”型的超導壓力相圖。高壓下不同外加磁場的電阻以及磁化率的研究，進一步證明了超導電性的存在。另一方面，高壓有關的理論計算表明， TC剛開始隨著壓力增加而增大是費米麵附近的態密度增加的結果，而更高壓力下TC的逐漸減小則歸因於晶格結構的失穩。