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研究快讯 | 钪刷新元素超导温度
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EXPRESS LETTER
Superconductivity above 30 K Achieved in Dense Scandium
Xin He (何鑫), Changling Zhang (张昌玲), Zhiwen Li (李芷文), Sijia Zhang (张思佳), Shaomin Feng (冯少敏), Jianfa Zhao (赵建发), Ke Lu (卢可), Baosen Min (闵保森), Yi Peng (彭毅), Xiancheng Wang (望贤成), Jin Song (宋静), Luhong Wang (王鲁红), Saori I. Kawaguchi, Cheng Ji (吉诚), Bing Li (李冰), Haozhe Liu (刘浩哲), J. S. Tse, and Changqing Jin (靳常青)
Chin. Phys. Lett. 2023 40 (10): 107403
DOI: 10.1088/0256-307X/40/10/107403
文章亮点
中国科学院物理研究所靳常青团队发现钪元素在高压具有超过30 K的超导，为目前唯一呈现30 K以上超导温度的元素超导体，超导温度的上升和压力调控的多轨道构效演化相关联。
图1. 元素钪呈现32 K的高压超导转变。
图2. 元素钪超导转变随磁场的演化。
图3. 元素钪的高压超导相图。
钪刷新元素超导温度
元素超导组成简单，既益于超导机制研究又方便应用加工，寻找高超导温度（Tc）的元素超导体具有重要科学意义和潜在应用前景。
2022年中国科学院物理研究所靳常青团队独立实验发现Ti元素在高压呈现26 K的超导转变，打破了此前保持近20年的元素超导温度记录(Nature Communications 13, 5411 (2022))。在以上研究基础上，团队近期独立发现钪（Sc）元素在高压呈现32 K的超导转变，元素钪（Sc）成为目前唯一进入30 K温区的元素超导体。他们实验进一步发现，钪元素的超导温度随着压力持续增加，直到283 GPa尚无饱和迹象。晶体和电子结构研究表明，高压将引起Sc的4s和3d轨道相对能级的变化，导致部分4s电子向3d轨道跃迁并诱发系列晶体结构转变。这种晶体结构的不稳定性增强了体系电声耦合，促进超导转变温度的提高，为设计研制具有更高温度的超导体提供了新方案。
论文通讯作者为中国科学院物理研究所的望贤成研究员和靳常青研究员。中国科学院物理研究所博士生何鑫和张昌玲为文章共同一作。研究得到北京高压科学技术中心的刘浩哲研究员团队在高压材料结构实验方面的密切合作，加拿大萨斯喀彻温大学的J. S. Tse教授在理论计算方面给予重要配合。
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