鈮鈦合金是目前最耐壓的超導體

最近，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心超導國家重點實驗室和普林斯頓大學合作，對鈮鈦合金超導體在超高壓力下的超導電性進行了系統的研究。發現鈮鈦合金在高達261.7GPa的壓力下仍保持具有零電阻的超導電性，這表明鈮鈦合金是所有超導體中目前已知的最耐壓的超導體。 這個壓力是已有報導的超導電性存在的最高壓力。在該壓力下鈮鈦合金超導體超導的轉變溫度由常壓下的9.6K提高到了19.1K，合肥強磁場高壓磁阻實驗結果表明在211GPa壓力和1.8K溫度下其臨界磁場由15.4T提高到了19T。這是過渡族金屬元素合金超導體中所發現的最高超導轉變溫度和最高臨界磁場。上海光源同步輻射高壓XRD實驗結果表明，在200 GPa壓力下沒有發生晶體結構變化，但其體積被壓縮了大約43%。

鈮鈦合金超導體在數千種已知的超導體中以其優異的綜合性能得到廣泛的應用，是目前醫用核磁共振和大科學裝置超導磁體中的關鍵材料。鈮鈦合金是一種典型的過渡族元素組成的二元合金。前期在對由多元過渡族金屬元素組成的高熵合金超導體(TaNb)0.67(HfZrTi)0.33的研究中發現，在超高壓力下（百萬大氣壓以上的壓力為超高壓力，100萬大氣壓=100 GPa），該合金表現出異常穩定的超導電性。由于鈮和鈦是這種高熵合金的主要構成元素，通過對鈮鈦合金超高壓力下超導電性的研究，能加深對高熵合金超導的微觀機制的理解。

上述研究揭示了由過渡族金屬元素構成的合金超導體在高壓力下其超導電性具有可抵御大形變而穩定存在的特性，這與銅氧化物和鐵基超導體超導電性對體積變化的高度敏感性形成了鮮明的對比，也與后過渡族金屬元素超導體（價態電子中d電子滿殼層）的超導轉變溫度隨體積壓縮而下降的行為明顯不同。本項研究將高壓極端條件、強磁場和同步輻射等大科學裝置上的實驗成功結合，為我國利用自己的大科學裝置聯合開展前沿科學研究提供了一個新的范例。