進展｜高熵合金Ta

高熵合金的概念是20世紀90年代基於對大塊非晶合金研究的背景下提出的。 高熵合金通常由五種以上等原子比或近等原子比的元素組成， 並且每種元素在晶格點陣上呈無規則分佈構成的具有簡單晶體結構的固溶體， 其在熱力學上表現為混合熵高。 高熵合金在多方面表現出優異的性能， 如突出的比強度、優異的高溫機械性能和低溫斷裂韌性等， 使人們對其應用前景有所期待。 近年， 在具有體心立方結構的五元高熵合金Ta-Nb-Hf-Zr-Ti中發現了超導電性， 而且在電阻-溫度曲線上表現出獨特的超導轉變特性。

最近， 中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室（籌）超導國家重點實驗室郭靜副研究員、博士生王紅紅和孫力玲研究員及合作者與普林斯頓大學Cava教授研究組合作， 對其提供的高品質高熵合金(TaNb)0.67(HfZrTi)0.33樣品的超導電性進行了系統的原位超高壓研究。 發現該合金在壓力下具有令人驚奇的穩定零電阻的超導電性：在高達190.6 GPa 的壓力範圍內能保持其電阻-溫度曲線的超導轉變陡降和清晰的零電阻行為（見圖）， 而且在如此大的壓力範圍內其超導轉變溫度變化很小。 在上海光源完成的高壓同步輻射XRD實驗結果表明在96 GPa的壓力下， 樣品的體積被壓縮～28 %， 但沒有發生結構相變。 該項研究結果表明(TaNb)0.67(HfZrTi)0.33高熵合金超導體在超高壓產生的大變形量下仍能很好的保持其常壓相所具有的超導電性。

該發現不僅豐富了人們對超導實驗現象的瞭解， 也對超導理論方面完整的理解超導機制提供了新的實驗依據。 此外， 還為滿足對在超高壓等極端條件下服役的超導材料的潛在需求提供了一種候選合金。 該項研究結果發表在美國科學院院刊【PNAS 114(2017)13144】上。 Nature對該項成果在其 Research Highlight 欄目中以 “Super-squeezing can't crush this superconductor's powers” 為題做了報導。

該項研究得到了科技部（2017YFA0302900， 2016YFA0300300， 2017YFA0303103）， 基金委（91321207， 11427805, U1532267， 11604376）和中科院B類先導專案（XDB07020300)的資助。

相關工作連結：

http://www.pnas.org/content/114/50/13144.full.pdf

https://www.nature.com/articles/d41586-017-08237-x

高熵合金(TaNb)0.67(HfZrTi)0.33超導轉變溫度-壓力相圖（平面圖）和不同壓力下電阻-溫度曲線（側面圖）。 相圖中實心紅點和綠點為別為兩輪超高壓力下測得的樣品的零電阻轉變溫度。

編輯：太陽騎士07

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