近日，北京大学材料科学与工程学院王永刚课题组及合作者在J. Am. Chem. Soc.发表题为“Superconductivity in Quasi-One-Dimensional Ferromagnet CrSbSe₃under High Pressure”的研究论文，报道了团队在压力诱导的双态转换材料方向取得的进展：通过外部压力调控，在具有准一维结构的铬基化合物中发现超导行为。

课题组长期以来聚焦于发展新的高压测试技术和探索新型压力响应的双态转换材料，在自旋、光、电等功能材料方面均取得了多个引领性的成果。例如在国际上较早建立并发展了原位高压光电流测试方法和多功能的原位高压倍频测试方法；首次报道了有机无机杂化钙钛矿在压力下的结构和光电功能演变(J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 11144)；在六方铁格子中发现压致自旋交叉诱导的超导现象(Nat. Commun., 2018, 9, 1914)；在黄铜矿CuFeS₂中发现压力诱导的p-n载流子类型转换(J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 505)；在BiOIO₃中实现压力诱导的倍频“强-弱-无”三态转换(Angew. Chem. Int. Ed., 2022, 61, e202116656)等。

自1914年在金属汞中发现超导电性以来，人们已发现了数以千计的超导材料。然而，基于3d过渡金属铬、锰的超导体却非常稀少，这主要归因于铬基、锰基化合物通常具有较强的磁性和磁拆对效应。直到2014年，人们才发现了第一个铬基超导体CrAs，主要是通过对CrAs施加外部压力抑制其长程磁有序，最终在磁性量子临界点附近观察到超导电性。

本工作的研究对象CrSbSe₃在常压下是一个具有准一维链状结构铁磁半导体。研究团队通过施加外部压力，发现CrSbSe₃经历了连续两次的等结构相变，并伴有体积塌缩现象。电输运测量结果表明：结构相变的同时，样品经历了半导体-半金属、半金属-金属转变。在样品呈现金属性的同时，开始表现出超导电性。结合高压拉曼光谱表征以及第一性原理计算发现，得益于声子软化以及增强的p-d杂化，CrSbSe₃在57.9 GPa下实现了7.7 K的最大超导转变温度(图1)。该工作扩展了现有的铬基超导家族，并为寻找更多低维范德华磁性超导材料提供了参考。

图1. CrSbSe₃超导相图及铬基超导体家族

上述工作得到了国家自然科学基金、上海同步辐射光源、北京同步辐射装置以及怀柔综合极端条件实验装置的支持。

论文信息：

C. Li, Y. Wang, K. Liu, D. Jiang, J. Feng, T. Wen, B. Yue, Y. Zhou, L. Sun,* Y. Wang,*

Superconductivity in Quasi-One-Dimensional Ferromagnet CrSbSe₃under High Pressure.

J. Am. Chem. Soc., 2024,10.1021/jacs.3c13503.