长期以来，大量性能优异的超导相仅能在极端高压下稳定存在，卸压后超导特性快速消失，成为超导材料基础研究与工程应用难以逾越的障碍。近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所联合上海高压科学研究中心攻关团队取得原创性进展，通过化学阴离子取代耦合高压循环调控技术，首次在常压环境下稳定锁定锰硒碲合金（MnSe₀.₅Te₀.₅）的 B31 型正交高压超导相，相关成果刊发于国际顶级材料期刊《Advanced Materials》，为常压制备高压衍生超导材料开辟全新技术路线。
超导体具备零电阻、完全抗磁两大核心特性，在无损输电、核磁共振、量子计算、可控核聚变等领域拥有颠覆性应用潜力。近年来，全球高压超导研究不断刷新临界温度纪录，氢化物、镍基氧化物、锰基硫族材料在百 GPa 超高压区间可实现近室温超导，但所有高压超导相均属于亚稳态晶体结构：一旦解除外部高压，原子晶格立刻回弹至常压原生非超导结构，超导性能同步丧失。
锰基硫族化合物是探索新型超导机理的关键体系，学界证实其超导行为与 B31 正交晶体结构强绑定，该相仅在数十 GPa 高压区间生成，常规手段无法在常压维持。针对这一痛点，中科院固体所王贤龙、王培团队联合上海高压中心曾桥石团队提出全新协同调控方案：精准调控硒、碲阴离子比例实现化学晶格预修饰，再对样品实施最高 40 GPa 静水加压 – 缓慢卸压完整循环，依靠压力诱发姜 – 泰勒畸变抬高结构相变势垒，让高压超导晶格结构发生不可逆锁定，卸压至标准大气压后完整保留超导 B31 相（空间群 Pnma）。
同步辐射 X 射线衍射、低温电输运、磁性表征与第一性原理计算共同验证了该成果的可靠性。实验数据显示，该 B31 高压相在 8 GPa 压力下超导临界温度 Tc 最高达 7.5 K，卸压至常压后晶体结构无明显退化，本征超导电子配对机制完整保留。理论计算揭示核心物理机制：高压驱动配体向锰离子发生电荷转移，打破锰氧八面体 t₂g 轨道简并，触发剧烈姜 – 泰勒畸变，诱导类派尔斯金属锰 – 锰二聚化，局域电子重排布直接促成超导电子对形成；而硒碲混合阴离子带来的晶格畸变，大幅提升逆相变能垒，从热力学层面阻止高压超导相复原。
本次研究彻底跳出传统 “高压制备、高压测量” 的固有框架，解决了高压超导样品无法常压存储、无法规模化加工、难以开展多维度精细物性测试的行业痛点。以往科研人员仅能在金刚石对顶砧狭小腔体内观测超导信号，如今常压稳定的锰硒碲超导块材可直接用于低温磁学、扫描隧道显微镜、器件制备等全套常规实验，大幅降低新型超导机理的研究门槛。
业内专家表示，该常压捕获技术具备普适拓展潜力，可迁移至铋碲拓扑超导、铁基高压超导、稀土氢化物超导等多个体系，为开发常压高临界温度超导材料提供全新范式。
- 基础物理研究：常压稳定高压超导相，支撑科研人员无压力限制下解析超导配对、自旋涨落、轨道耦合微观机理；
- 超导器件研发：无需持续高压设备，即可加工高压衍生超导薄膜、超导量子干涉器件；
- 新型能源装备：为下一代无损超导电缆、小型化超导磁体、低温储能装备提供全新材料备选体系。
项目负责人表示，下一步团队将优化阴离子掺杂配比与压力淬灭工艺，进一步提升常压锰硒碲合金超导转变温度，同时把这套化学 – 压力协同稳相方案推广至更多高压量子功能材料，持续推进高压极端条件下新物态的常压实用化，助力我国超导材料领域原始创新突破。
