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安捷伦科技（中国）有限公司
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一、引言
高压能够创造常压下难以获得的新结构，也常常诱导出超导等新物性。但问题在于，许多高压超导态一旦卸压就会回到初始非超导结构，难以被保留下来。
围绕这一挑战，北京高压科学研究中心曾桥石研究员团队与中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所王贤龙研究员、王培副研究员团队合作，选择锰基硫族合金MnSe0.5Te0.5作为对象，采用“化学取代+高压调控”的策略捕获高压超导相，其中高压X射线衍射技术（HPXRD，安徽国科仪器，GKINST Co.,LTD.）助力研究体系结构相变路径。相关成果发表在 Advanced Materials 上。
HPXRD设备简介：
高压X射线衍射仪HPXRD，针对高压X射线衍射的独特性，采用先进光源及旋转中心定位法，打造专用于高压晶体学的X射线衍射仪。其独特设计与同步辐射技术匹配，可用于高压粉末和单晶两种衍射实验，实现一机两用。
· 微焦斑液态金属靶：液态金属In光源（24 keV），具有焦斑小、光通量大、波长短等特点，适合高压实验中的弱信号衍射测试。
· 可调式光路聚焦系统：减小焦斑尺寸，降低来自Gasket等部件的强衍射峰和背景噪声。
· 高灵敏X射线单光子计数探测器：可选Pilatus3 R-CdTe、Eiger2 R CdTe 4M、Mar345成像板等探测器，兼顾高性能和大面积探测需求。
二、实验概述
结构相变路径的确定是理解该体系超导行为的基础。原位高压XRD显示，MnSe0.5Te0.5在压缩过程中依次经历B1相（Fm3m）、B8相（P63/mmc）和B31型正交相（Pnma）。其中，B31相是锰基硫族化合物中与超导行为密切相关的关键结构。
图1 MnSe0.5Te0.5的原位高压XRD图谱与相稳定性计算。图中cell #2为国科仪器HPXRD设备（液态In-Ga合金靶配置）获得的结构数据。
在原位高压XRD实验中，cell #2采用国科仪器HPXRD设备完成测试。配置液态In-Ga合金靶X射线光源（Excillum MetalJet E1+ 160 kV，λ = 0.5124 Å），实验束斑直径约100 μm；样品腔内使用Ne作为传压介质，并通过红宝石荧光进行压力标定。该组数据记录了B8相与B31相在压缩及卸压过程中的演化特征，为判定MnSe0.5Te0.5的高压相变路径和B31相保持行为提供了关键结构依据。
在结构信息的基础上，电输运测试进一步建立了B31相与超导行为之间的对应关系。结果表明，B31相出现后样品产生超导信号；卸压过程中，这一结构承载的超导态可保持至约4 GPa，并在约8 GPa达到最高Tc约7.5 K。该结果说明，高压相并非在卸压后立即消失，而是在特定化学取代和压力路径下得到部分保持。
图2 MnSe0.5Te0.5在原位高压下的电磁输运测量及与同类B31型晶体结构材料的超导性能比较。
机制分析表明，压力诱导的Jahn-Teller畸变打破轨道简并，并触发类Peierls型Mn-Mn聚合/二聚化，进而重塑局域电子分布和电-声相互作用，为超导配对提供有利的结构环境。
图3 MnSe0.5Te0.5的晶体结构、自旋交叉、 Jahn-Teller效应、类 Peierls Mn-Mn聚合演化图谱， 以及能带结构、态密度演化图谱和超导相图
三、结论
研究概述：该工作通过压力诱导结构相变获得具有超导特征的B31型正交相，并利用Se/Te化学取代引入的内部应力调控卸压过程中的相变势垒，实现了高压超导结构在近常压环境下的保持。
其中，高压XRD承担了关键结构表征作用。通过实时解析衍射峰随压力的演化，HPXRD 把相变路径、亚稳相保持和超导行为串联起来，为高压功能材料研究提供了直接结构证据。
[1] Wang P., Zhao J., Peng D., et al. Capture of B31-Type MnSe0.5Te0.5 Phase With Structure-Borne Superconductivity Initiated by Pressure-Induced Jahn-Teller Distortions[J]. Advanced Materials, 2026, e21905. https://doi.org/10.1002/adma.202521905
