超导的发生需要电子配对以后造成库珀对，这些库珀对组成超导态的载流子。绝大部分超导体的库珀对中的两个电子其自旋主张违反，造成所谓自旋单态配对。这种超导一般很容易被磁性杂质所龙套，是以在探索新超导体的时期幸免使用磁性很强的元素小母狗 文爱，如锰元素。这亦然为什么在锰（Mn）基化合物中发现的超导体十分稀有，且超导滚动温度（Tc）也多数偏低。最近，南京大学物理学院闻海虎、李庆团队与孙建团队谐和，通过将3d过渡金属元素Mn与轻元素B相聚积，在一种富含轻元素硼的锰基化合物MnB4中哄骗高压教养出高达14.2 K的超导电性，是目下报谈的悉数 Mn基超导体中Tc最高的，为在Mn基或具有一定磁性的3d过渡金属化合物材料中探索超导时事提供了新的平台和材料探索念念路。
锰为典型的具有3d轨谈电子的过渡金属元素，含有3d轨谈电子的元素造成的化合物时常具有丰富的量子态和新奇量子时事。在富氢元素超导体的探索中，商量东谈主员一般幸免使用3d过渡金属磁性元素，因为强的磁性会龙套富氢元素超导体中的基于电-声耦合的超导配对。然则，从另一个角度磋议，由于轻元素（包含H， B， C， N等）具有更高的零点动能，其造成的化合物多数具有较强的声子振动频率，因此也许不错当作磁性元素之间磁超交换互相作用的龙套者。在上述情形下，3d磁性过渡金属元素电子的局域性和巡游特点不错很好获取均衡，超导的配对不再依靠基于BCS表面的电-声子互相作用，而是轻元素介导的强的自旋涨落。本文作家建议这个念念想，并把它称为MHFV模子（Magnetic moments plus High Frequency Vibrations），从而建议了一种将3d磁性过渡金属元素和轻元素相聚积的念念路，为探索新的十分规超导电性提供了新的杀青有规划。
图1. MnB4的晶体结构默示图。Mn和B造成相似于富氢元素超导体的笼状结构单位小母狗 文爱。
图1给出了MnB4的晶体结构。12个B原子造成三维的B12笼状结构，Mn原子位于笼子中心。同期由于在a轴方朝上Mn - Mn的二聚化，导致费米能隔壁的能带结构出现赝能隙，因此常压下MnB4发扬出半导体步履。哄骗金刚石对顶砧时间对样品施加压力，他们发当今约30 GPa的压力下，MnB4的弱半导体步履被扼制，超导性驱动出现（图2a）。跟着压力的进一步增多，超导滚动温度逐渐普及，并在150 GPa时达到14.2 K，如图2（b）所示。同步放射结构测试发现高压下MnB4的晶格参数b和c在60-90 GPa发生了反常的数值交叉，与超导性的出现密切关联。同期进一步的表面谋划发现，MnB4中如斯高的Tc无法只是用基于电-声子耦合的BCS图像所神情，可能预示着MnB4中的超导电性具有十分规的配对机制。该责任不仅在MnB4中哄骗高压教养出目下已知的Mn基超导体中最高的超导滚动温度，为寻找更高Tc的新式十分规超导材料提供了一个新的旅途。
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图2. (a) MnB4在压力下的超导相图。(b) 在测试的最高压力（150 GPa）下，超导肇始滚动温度为14.2 K，同期泛泛态发扬出允洽费米液体的金属性步履。
该责任以“Superconductivity up to 14.2 K in MnB4 Under Pressure” 为题，于2024年12月3日发表在Advanced Materials杂志上【Adv. Mater. 2024， 2416882】。物理学院博士生项浙宁，张袼褙和鲁清为共同第一作家，物理学院李庆助理商量员、孙建素质和闻海虎素质为共同通信作家。此责任获取国度要点研发有规划、当然科学基金委、栽培部双一流学科建造、固体微结构物理国度要点实践室、2011有规划“东谈主工微结构科学与时间协同翻新中心”、江苏省物理科学商量中心和南京大学AI & AI for Science项指标相沿，在此涌现感谢。
著作相连：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202416882小母狗 文爱