超导的发生需要电子配对以后变成库珀对，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观点相悖，变成所谓自旋单态配对。这种超导一般很容易被磁性杂质所大要，是以在探索新超导体的时代幸免使用磁性很强的元素国产主播，如锰元素。这亦然为什么在锰（Mn）基化合物中发现的超导体额外有数，且超导升沉温度（Tc）也巨额偏低。最近，南京大学物理学院闻海虎、李庆团队与孙建团队合营，通过将3d过渡金属元素Mn与轻元素B相结合，在一种富含轻元素硼的锰基化合物MnB4中足下高压教唆出高达14.2 K的超导电性，是刻下报说念的扫数 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征象提供了新的平台和材料探索想路。

锰为典型的具有3d轨说念电子的过渡金属元素，含有3d轨说念电子的元素变成的化合物常常具有丰富的量子态和新奇量子征象。在富氢元素超导体的探索中，接头东说念主员一般幸免使用3d过渡金属磁性元素，因为强的磁性会大要富氢元素超导体中的基于电-声耦合的超导配对。然则，从另一个角度议论，由于轻元素（包含H， B， C， N等）具有更高的零点动能，其变成的化合物巨额具有较强的声子振动频率，因此也许不错算作磁性元素之间磁超交换互相作用的大要者。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质不错很好获取均衡，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。本文作家提议这个想想，并把它称为MHFV模子（Magnetic moments plus High Frequency Vibrations），从而提议了一种将3d磁性过渡金属元素和轻元素相结合的想路，为探索新的额外规超导电性提供了新的已毕决议。

图1. MnB4的晶体结构暗意图。Mn和B变成一样于富氢元素超导体的笼状结构单位。

图1给出了MnB4的晶体结构。12个B原子变成三维的B12笼状结构，Mn原子位于笼子中心。同期由于在a轴方进取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阐扬出半导体活动。足下金刚石对顶砧技巧对样品施加压力，他们发刻下约30 GPa的压力下，MnB4的弱半导体活动被扼制，超导性运转出现（图2a）。跟着压力的进一步增多，超导升沉温度迟缓擢升，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联系。同期进一步的表面计较发现，MnB4中如斯高的Tc无法只是用基于电-声子耦合的BCS图像所刻画，可能预示着MnB4中的超导电性具有额外规的配对机制。该使命不仅在MnB4中足下高压教唆出刻下已知的Mn基超导体中最高的超导升沉温度，为寻找更高Tc的新式额外规超导材料提供了一个新的旅途。

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，超导肇始升沉温度为14.2 K，同期平常态阐扬出适合费米液体的金属性活动。

该使命以“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、张豪杰和鲁清为论文共同第一作家，物理学院李庆助理接头员、孙建教养和闻海虎教养为共同通信作家。此使命获取国度重心研发蓄意、当然科学基金委、栽培部双一流学科缔造、固体微结构物理国度重心施行室、2011蓄意“东说念主工微结构科学与技巧协同改动中心”、江苏省物理科学接头中心和南京大学AI & AI for Science名观点维持，在此浮现感谢。

著述结合：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202416882国产主播