郑州航空工业管理学院/华东师范大学/上海科技大学J. Am. Chem. Soc.: (BaS)1/3TaS2中的链插层实现高Tc和巨大层间距的体相二维伊辛超导性
2026年5月12日,J. Am. Chem. Soc.在线发表了郑州航空工业管理学院陈雷明教授、华东师范大学杨振中青年研究员和上海科技大学郭艳峰副教授课题组的研究论文,题目为《Breaking the Trade-off: Bulk 2D Ising Superconductivity with High Tc and Giant Interlayer Spacing via a Unique Chain Intercalation in (BaS)1/3TaS2》,论文的第一作者为Ziyi Zhu、Xiangqi Liu、Haonan Wang和Chen Xu。
二维过渡金属硫族化合物(TMDs)是低维超导研究中颇具前景的平台。然而,在传统的插层体系中,获得高超导转变温度(Tc)往往以降低层间距和削弱二维特性为代价。
在此研究中,作者通过一种独特的链状插层策略,克服了这一长期存在的权衡难题。研究报道了一种新型多晶型物——(BaS)1/3TaS2的合成与性质,其中独特的Ba–S–S–Ba链结构插入到TaS2双层之间。这种独特的构型打破了块体材料中沿c轴的镜面对称性,同时实现了优异的层间解耦合,其双层间距达到12.75 Å,是原始2H–TaS2的三倍以上。
通过抑制层间电子耦合,这种结构演化使得单个TaS2层内的局域反演对称性破缺占据主导地位,从而避免了中心对称体相中典型的伊辛自旋-轨道场的相互抵消,进而实现了鲁棒的二维伊辛超导性。值得注意的是,该化合物在提升Tc的同时并未牺牲其较大的层间距,因此打破了“大间距/高各向异性”与“高Tc”之间的传统权衡。综合输运、磁性和热力学测量证实了其鲁棒的超导态。这项研究工作为设计具有块体材料特征的二维伊辛超导体建立了一个通用的插层框架,为调和相互冲突的材料需求提供了一条新路径,并拓展了伊辛超导的研究范围。
图1 TMDs中的对称性破缺、自旋-轨道耦合和插层图2 (BaS)1/3TaS2的晶体结构和结构表征图3 (BaS)1/3TaS2单晶的输运性质和上临界场
Zhu, Z., Liu, X., Wang, H. et al. Breaking the Trade-off: Bulk 2D Ising Superconductivity with High Tc and Giant Interlayer Spacing via a Unique Chain Intercalation in (BaS)1/3TaS2. J. Am. Chem. Soc., 2026. https://doi.org/10.1021/jacs.6c01737
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