近日，中國科學(xué)院科學(xué)家團隊——合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所與強磁場科學(xué)中心聯(lián)合科研團隊，超高壓條件下首次在一種新的材料——二硫化鉬（2H結(jié)構(gòu)過渡金屬二硫?qū)倩铮?H-MoS2）中觀測到超導(dǎo)現(xiàn)象。相關(guān)研究成果被選為編輯推薦文章，發(fā)表在《物理評論快報》上。

　　超導(dǎo)是一種宏觀的量子現(xiàn)象，表現(xiàn)為材料的電阻完全消失的行為，通常在非常低的溫度下發(fā)生。當(dāng)材料處于超導(dǎo)態(tài)時，它具有零電阻、完全抗磁性和超導(dǎo)隧道效應(yīng)等奇特性能，在電力輸運、醫(yī)療器械磁體、微波器件以及磁懸浮列車等方面具有獨特優(yōu)勢。自1911年荷蘭萊頓大學(xué)H·卡默林·昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)汞在4.2K以下呈現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象后，因其廣泛的應(yīng)用前景，使人們對新超導(dǎo)材料的開發(fā)一直孜孜以求，并成為材料物理領(lǐng)域的主流方向。

　　過渡金屬二硫?qū)倩颩X2（M為過渡金屬Ti, Nb, Ta, Mo, W; X為硫族元素S, Se, Te）具有和石墨類似的層狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)單胞中X-M-X三明治單層的數(shù)目及MX6配位多面體的不同，可分為1T，1T′，Td，2H等多形體。實驗研究表明，通過化學(xué)插層或施加外部壓力等調(diào)控手段，可在某些過渡金屬二硫?qū)倩镏姓T導(dǎo)出超導(dǎo)電性，如激子絕緣體1T-TiSe2、莫特絕緣體1T-TaS2及外耳半金屬Td-WTe2等。而對于半導(dǎo)體2H-MoS2，雖然實驗上證實通過化學(xué)插層和施加靜電場偏壓可以誘導(dǎo)出超導(dǎo)電性，但迄今還沒有壓力誘導(dǎo)超導(dǎo)電性出現(xiàn)的實驗證據(jù)。

　　為此，研究人員在自主搭建的高壓綜合測試平臺上，利用金剛石對頂砧產(chǎn)生的超高壓條件，通過低溫電輸運測量發(fā)現(xiàn)：二硫化鉬在90GPa（90萬大氣壓）左右的壓力條件下變成超導(dǎo)體，在130~220GPa（接近地球外核壓力）壓力范圍內(nèi)，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變臨界溫度可高達12K，并通過密度泛函理論計算解釋超導(dǎo)出現(xiàn)的微觀機制。

　　研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃，國家自然科學(xué)基金和安徽省自然科學(xué)基金等的資助。

圖1.光學(xué)顯微鏡下金剛石對頂砧高壓發(fā)生裝置中樣品和電極的標準四引線布局圖，其中圓形輪廓為金剛石的工作臺面，直徑為100微米。實驗中，通過一對對頂?shù)慕饎偸瘮D壓樣品對樣品施加超高壓力。

圖2.二硫化鉬的壓力-溫度相圖。