迈进30K温区的首个元素超导体,被中国科学院发现！

2022年，靳常青团队的一项重要实验研究发现了在高压条件下，钛元素（Ti）展现出了高达26开尔文（K）的超导特性。这一突破性发现刷新了元素超导体温度记录，为超导机制研究和应用加工提供了新的可能性。

不久前，该团队取得了另一令人振奋的发现，发现在高压下，钪元素（Sc）也展现出了高于30 K的超导转变温度，这是目前为止唯一超过30 K的元素超导体。值得一提的是，钪与钛为毗邻元素，这一发现意味着元素超导体领域的重要突破。

靳常青团队一直专注于高压条件下新材料的制备和性质研究，他们研发了自主知识产权的高压综合极端条件实验装置，能够进行超高压合成和原位综合物性表征。通过这些高压实验技术，他们不仅揭示了一系列高压诱发的新材料构效，还在量子功能材料领域取得了显著的研究成果。

在最新的研究中，他们发现随着压力的增加，钪元素的超导温度不断提高。通过测定外加磁场对超导转变的影响，他们估算出钪元素在32 K的超导温度下，上临界磁场约为43特斯拉，对应的Ginzburg-Landau超导相干长度为27埃。这意味着钪元素的高压超导性能优于商业化的NbTi合金超导体，后者的超导温度为约9.6 K，上临界磁场为约15特斯拉。

通过同步辐射高压结构表征，他们揭示了钪元素在高压下经历的晶体结构相变，这些相变进一步增强了电声耦合效应，促进了超导转变温度的提高。这一研究为设计和研发更高温度的超导材料提供了新的思路，并有望通过引入化学预压等方法，在低压条件下获得性能优良的高压超导亚稳态相。这将为元素超导材料的规模化应用提供可能。

这一研究成果发表在《中国物理快报》上，由中国科学院物理研究所的博士生何鑫和张昌玲合作完成，靳常青研究员和望贤成研究员为论文通讯作者。研究得到了北京高压科学技术中心刘浩哲研究员团队在高压材料结构实验方面的密切合作，以及加拿大Saskatchewan大学的J.S. Tse教授在理论计算方面的重要协助。这一研究得到了国家自然科学基金、科技部和中科院等多方面的资助支持。