凝聚態物理的案例
高分子凝聚態（玻璃態）結構特征
高聚物的每個分子就好像是一根長長的線，通常情況下它們可互相雜亂無章地繞在起，被稱為“無規線團”，這樣形成的高聚物內部不存在規整的結構，是類非晶態的高聚物。許多高聚物都有這樣的結構，如聚氯乙烯、聚苯乙烯和有機玻璃等，以及幾乎所有的橡膠。
但是也有少數聚合物，當它們在塑料加工機器中被加熱熔解，然后從熔體中冷卻成型時，支鏈的分子會按照一定順序規整的排列起來，形成有序的結晶結構。
由于高分子的相對分子量很大，分子運動受到牽制，因此在通常情況下，它們不能像小分子化合物那樣形成完美的單晶結構，也不能形成100% 的結晶；所謂的結晶聚合物實際上只是一部分結晶的高分子，在這類聚合物中包含許多非晶區，我們常用結晶部分的質量分數或體積分數來表示高分子的結晶度。
還有與小分子不同的是，高聚物結晶的熔融通常發生在幾度甚至十幾度的寬范圍內，這個溫度范圍稱為“熔限”。這是因為高聚物結晶的形態和完善程度很不相同，升溫時尺寸較小、不太完善的晶體首先熔融，尺寸較大、比較完善的晶體則在較高的溫度下才能熔融。
結晶影響了聚合物的性能，主要是力學性能和光學性能。結晶度越大，塑料越脆。結晶度越大，高聚物越不透明，因為光線在晶區和非晶區界面發生光散射。
線形高分子長鏈具有顯著的幾何不對稱性，其長度一般為其寬度的幾百倍至幾萬倍。在外場作用下分子鏈將沿著外場方向排列，這過程稱為取向。高聚物的取向現象，包括分子鏈、鏈段、晶片和微纖等沿外場方向的擇優排列。
取向結構與結晶結構不同，它是一維或二維有序結構。因而能夠很好取向的聚合物不一定能結晶。很多聚合物產品如合成纖維、薄膜等都是在一定條件下經過不同形式的拉伸工藝制成的。研究取向有著重要的實際應用意義。
總的來說，取向的結果使沿取向方向的力學強度增加，
展開 寂靜春天里的動力學（上）
作者：孟子楊（中科院物理所副研究員）
解題
北京的春天，短暫而狂躁，萬物的復蘇和生長都在讓人猝不及防的時間中完成，該發生的和不該發生的事，都在一場沙塵暴、幾場春雨和幾場霧霾的夾裹之下，生生地走進這熙熙攘攘的世相里，讓人只有接受的份兒。
生活在這樣狂躁之中的人，很難不被如此的氣氛所影響和蠱惑，做出些本來可以不做、幾年后回想會臉紅追悔的事兒來。就算是在相對平靜的自然科學研究圈子里，春天也讓人變得狂躁。目之所及，就看到有的人上下交通、攀附權貴，想在科研投入的大餅中多切下一塊來；有的人炒作概念，利用社會大眾的知識缺陷和獵奇心理，哄騙著不少不明就里的學生走上研究的不歸路；有的人酷愛折騰，不斷地舉行重復性的學術會議，以所謂聚集人氣的方式哄抬自身的學術地位。種種動作，往往偏離了科研的本意，但是在表面上制造出一派熙熙攘攘熱熱鬧鬧的混亂局面，讓人看不清底細，只有接受的份兒。接受者還好，可惜的是盲從和咸與維新者，最后追悔的，往往是這些人。
入題
在這樣混亂嘈雜的春天里，哪里能找到寂靜，哪里能找到新的生機醞釀時靜默卻不可阻擋的力量，是考驗從業人員實力、修為和氣魄的大問題。春天當然是動態的，但是動態要有一個靜的表面，新發現孕育的時候如林間的野花幼苗，陽光雨露之下靜卻決絕。一開始就熙熙攘攘熱熱鬧鬧，混淆了心智，耗盡了力氣，怎么可能看到成熟和收獲呢？
就是在這樣的考慮之下，筆者和朋友們決定在凝聚態物理學量子多體計算的領地中，在這個春天里培育一株幼苗，小心地澆灌它，期望它成長為凝聚態物理學量子多體計算領地中的大樹。這株幼苗，就是量子多體系統的動力學性質計算。
展開 非晶材料的動力學研究取得進展！
非晶態合金（又稱金屬玻璃）是50多年前發現的一類新型的非晶材料，它的發現極大豐富了金屬物理的研究內容，日益成為凝聚態物理的研究前沿。非晶合金表現出很多獨特的物理、化學性質，特別是塊體非晶合金具有優異的力學性能，例如超高的強度和斷裂韌性、高強度、低彈性模量等。
塊體非晶合金被認為是迄今為止發現的最強、最硬、最軟、最韌的金屬結構材料。盡管近年來在非晶合金方面涌現出大批的研究成果，但非晶合金中的一些基本問題仍然缺乏清晰的認識，例如非晶態轉變的物理本質和非晶合金優異力學性能的物理本源等。目前的研究表明這些問題都與非晶合金中復雜的多重弛豫行為有關聯。在非晶態合金形成過程中，存在長時結構弛豫與短時次級弛豫（弛豫）并存的多重動力學行為，次級弛豫的行為表征以及微觀機制是目前非晶合金研究中的關鍵問題。
中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心極端條件物理重點實驗室汪衛華研究組和北京理工大學呂勇軍課題組合作，采用分子動力學方法研究了非晶CuZr合金薄膜的弛豫動力學行為。在非晶態合金的弛豫動力學研究方面取得新進展，揭示了二維非晶合金薄膜材料中次級弛豫形成的微觀機理，發現在接近非晶態轉變的過冷區域存在快慢兩種亞模式。
這種多尺度的弛豫行為一直延續到非晶態。模擬結果進一步表明，弛豫在非晶態轉變溫度附近存在著一個動力學轉變。進一步的單粒子動力學分析發現轉變前的弛豫主要是隨機的、熱激活的單粒子跳躍，轉變后的弛豫主要是高度關聯的協同跳躍，后者與應力不均勻性存在著內在聯系，從而給出了非晶合金中弛豫的清晰物理圖像。這些結果對認識非晶的本質、調控非晶材料的物理性質具有意義。
相關研究成果發表在近期的《物理評論快報》[Phys. Rev. Lett. 120, 155501 (2018)]上，該工作得到了國家自然科學基金委的資助和支持。
展開 寂靜春天里的動力學（下）
有趣的是，在 Fig.4 (c) 中，系統也進入了 VBS 相，但是這個 VBS 自發破缺晶格對稱性，雖然有能隙，但是譜線在能量上展寬十分明顯，這其實反映了在 DQCP 的 VBS 中，還有著人們沒有完全理解的 domain wall 行為，目前的認識是，這樣的 VBS domain wall 行為與 DQCP 處物理量測量的反常有限尺度標度行為有著深層的聯系【9】。
所以，動力學性質的計算， 得到如 Fig.4 和 Fig.5 中的能譜，可以指導中子散射實驗中進行類似的測量和對比，如果測出如 Fig.4 一樣的譜學行為，就是去禁閉量子臨界點，就是量子物質科學新范式；如果測出如 Fig.5 一樣的譜學行為，就是普通的量子臨界點。這樣的區別和預言，老少皆宜，大家都能看的明白。
結語
要之，動力學性質的計算，是凝聚態物理學量子多體問題研究的方向。通過以量子蒙特卡洛為代表的大規模數值計算方法，結合場論等解析手段，理解、刻畫并預測關聯電子系統的動力學行為，推動理論和實驗的進展，這樣的工作才剛剛開始。如這篇文章的兩個事例所顯示的，以量子自旋液體、去禁閉量子臨界現象，還有非費米液體現象為代表的新的量子多體現象，正在日益動搖著凝聚態物理學中朗道-金茲伯格-威爾森相變理論和費米液體理論等傳統的框架。以拓撲序、分數化、物質場與演生規范場耦合為代表的新的進展，正在呼喚著量子物質科學新范式的建立。在這個過程中，量子多體問題的動力學性質計算，打通數值、理論與實驗的界限，必將扮演著越來越關鍵的角色。
這個春天已經過去，狂躁的人們還在狂躁著。
展開 
低維非晶材料動力學行為研究新進展 附材料的動力學行為張慶明下載
同時凝聚態物理諸多前沿問題也都與低維材料及其制備工藝息息相關。然而，目前對于低維非晶材料的研究及相關報道還很少。2007年，Ediger利用薄膜沉積技術獲得了超穩玻璃，2008年Forrest發現玻璃表面具有類液體性質(49)，此后非晶薄膜與表面的研究逐漸得到了研究者們的關注。由于對納米非晶顆粒的動力學特征以及與其相似尺度的晶體材料的差異研究很少，因此，低維非晶材料動力學行為研究對認識非晶基本科學問題如玻璃轉變、力學行為具有重要意義。
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汪衛華研究組在低維非晶顆粒動力學研究中取得進展，博士生曹乘榕等在研究員白海洋的指導下，和谷林研究組合作，通過PLD在非晶氮化硅襯底上沉積Pd80Si20超薄膜，形成不同尺寸的PdSi納米顆粒（如圖1所示）。在電子束輻照條件下，通過高分辨透射電鏡和球差電鏡原位觀測，實時觀測到這種納米顆粒逐漸開始隨機運動，并在顆粒間距小于1nm時發生顆粒之間的碰撞融合，整個過程僅在數秒至幾十秒內完成，如圖2所示。根據納米顆粒合并過程的觀察時間t，利用顆粒融合模型：τ=ηd/γ，估算出納米顆粒的粘度值η，τ為合并弛豫時間，γ為顆粒表面能，d為顆粒直徑。研究發現納米顆粒粘度與直徑有冪律關系：η∝d4.2。圖3和圖4展示了非晶顆粒、晶體顆粒及非晶-晶體顆粒合并過程中動力學差異對比?？梢钥闯鱿嗤叽绲姆蔷ьw粒在80秒內完成了整個合并過程，但晶態顆粒到100秒時仍未完全合并，從而觀測到非晶顆粒具有比晶態顆粒更高的動力學活性。觀測到非晶顆粒的粘度為109 Pa·s，比玻璃轉變時的玻璃粘度（1013Pa·s）低4個數量級，其粘滯系數和過冷液體類似，從而證明非晶納米顆粒在室溫下表現出類液體行為。
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展開 這些物理現象顛覆了我的世界觀，前所未有…（轉載）
當然這東西也是最先出現在凝聚態物理，最近一兩年延伸到電磁波。非常神奇的是，電磁波只能在它的表面傳，不能在這種材料里面傳。而且在表面傳時，它的模式是受拓撲保護的。淺顯來說，一種模式只能往特定方向傳播，就算有一些障礙物，它也可以繞過去。
所以很顯然，它很適合當波導，不用擔心電磁波拐外時帶來的反射問題。就像以前的車道，車有的向前有的向后，很容易發生交通擁堵?，F在我們建成了單行道，或者高速公路（由向前向后兩個單行道構成），那么擁堵問題就會減少了。
先上圖↓
顧名思義是讓光走得很慢。其中有個原理是電磁感應透明（electromagnetic induced transparence）。這實際上是從quantum physics中引入的一個概念。我們可以從各種結構或者材料來構建一個二能級系統，即兩個不同的模式，在這個二能級系統中，不同能級或者說模式相互作用，在特定情況下就會產生電磁感應透明現象。
這種現象可以用超材料來實現。一個dark element 在某個頻率點諧振，諧振的品質因數非常高；另一個是bright element 在同一個頻率點諧振，諧振的品質因數比較小。然后它們兩個一疊加，電磁波就可以透射過去了。放個圖：
（c）就是（a）和(b)相互作用的結果。我們可以觀察到在c中，電磁波是透過去的。
其實重點不在這。在這一點，電磁波的群速度會非常小，也就是光停在那里了。當然這其實是從凝聚態物理引申過來的。真正有趣的可能不在我熟悉的領域。去年科學家已經可以將光停止1分鐘了。
#casimir force及自發輻射
真空中并不是空無一物（零點能），里面有各種光子產生和湮滅，雖然總的場為零，但是它們的擾動不為零。
考慮上面的模型，有兩塊金屬板，中間有一些空隙。
展開 【行業說】 石墨烯的應用及前景
石墨烯目前是凝聚態物理和材料科學最為火熱的研究前沿，這一非傳統的二維材料展現出極好的結晶性及電學質量，它在過去短短幾年內充分顯示出在理論研究和應用方面的無窮魅力。
石墨烯就是碳原子緊密堆積單層二維蜂窩狀晶格結構的一種碳質新材料，是單層石墨。我們日常生活中的石墨就是多層的，所以可通過石墨來制備石墨烯。
石墨烯有很好的應用領域它的特性如下：
極高吸附能力：
由于石墨烯具有極高的比表面積，其吸附表現的非常好，是目前已知吸附能力最高的材料。美國科學家研究出一款只有郵票大小的石墨烯傳感器，其具有對氨水和二氧化氮就有非常靈敏的吸收檢測功能，并且可以重復試用。
極強的力學強度：
其不僅力學強度高，并且密度很小，超級強韌。在航天航空，防彈衣，和太空電梯的纜線，風力，發電等需要高強度重量輕的這些領域將引起革命性的突破。與傳統材料相比，該材料重量輕，強度大，耐久性好，如果用摻雜石墨烯的話效果會更好。
透明導電：
石墨烯既透明又有導電的特點，使得它作為透明導電膜的潛力非常大，而且透明導電膜是觸摸屏和LED顯示屏的重要組成部分。
比表面積巨大：
石墨烯是單層碳原子，其比表面積巨大，有幾噸的石墨烯便可以將地球鋪滿，巨大地比表面積且導電性能，使之成為充電電池的救星。
展開 （轉載）楊振寧的貢獻
這是一項非常了不起的成就，對整個物理學的影響超過了弱相互作用下宇稱不守恒。同時對純粹數學也產生深遠影響，數學家采用yang-mills場來研究四維流型，80年代Donaldson由于對此的研究發現了四維歐式空間上存在奇異微分結構從而獲得fileds獎
2.弱相互作用下宇稱不守恒，諾貝爾獎。
3.yang-baxter方程。67年，yang寫了兩篇論文研究一個一維量子多體問題時發現一個方程尤其重要，72年，baxter在研究兩維經典統計時也發現了這個方程的重要性。后來人們發現，這個方程是數學中的“基本數學結構”，被命名為yang-baxter方程。后來諸多fields獎與該方程相關，比如大名鼎鼎的witten就是因為對三維流型拓撲所進行的研究突破獲得fileds獎。
4.提出fermi-yang模型，這是研究強子結構的先驅（47年）
以上只是我個人覺得楊先生比較大的成就，概括還不夠全面，其實還有其他一些相比較而言小一些的成就，尤其是在凝聚態物理和統計力學方面，楊先生也建樹頗多。比如51年時提出的自發磁化強度和臨界指數， 貝特假設的發展等。
作為理論物理學家，yang排進所有物理學家前10是毫無疑問的，作為物理學家對數學的貢獻和影響，yang僅次于牛頓，超過愛因斯坦。就這樣一位學術大牛，我不知道廣大屌絲何來的底氣對其妄加評論？
展開 超高壓力下鈮鈦合金超導電性研究進展
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%。
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。
此外，在實驗技術上，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。
（來源：中科院）
展開 日本研究員揭示最新工業級3D打印技術
高熵合金（HEAs）具有一些傳統合金所無法比擬的優異性能，如高強度、高硬度、高耐磨耐腐蝕性、高熱阻、高電阻等，從而成為在材料科學和凝聚態物理領域中繼大塊非晶之后一個新的研究熱點。
這樣一種高性能的材料之所以還未大范圍應用的原因在于：因為本身的特殊性，至今為止研究人員們還無法用其制作外形復雜的均勻的物體。因為高熵合金由幾種元素構成，成分布局多數情況下并不均勻，從而造成鑄造過程中的一系列問題。如今，隨著這項最新的3D打印技術突破的出現，高熵合金生產可能性大大提高。
研究員稱，這項3D打印技術可以運用的范圍極廣，特別是那些對高質量、耐久性強的金屬部件有需求的產業，比如化學生產設備、油井、甚至天然氣鉆探設備。
（來自OFweek3D打印網）
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令人驚訝！石墨烯對蒸發過程是“透明的”
近期，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心表面物理國家重點實驗室博士黃永峰、陸?。ù艑W國家重點實驗室）和研究員孟勝在前人工作的基礎上通過研究水分子與石墨烯覆蓋襯底的相互作用發現（圖1）：僅一個原子層的單層石墨烯就能有效地改變水滴的蒸發速率，而且最大的改變量可以達到近20%。他們發現其中的根本原因在于石墨烯改變了水滴在襯底上的接觸角，從而改變與襯底接觸的三相線的長度。比如，在親水襯底上，石墨烯增大了水滴的接觸角因而減小了三相線的長度，蒸發速率被抑制；而在疏水襯底上，石墨烯減小了接觸角從而增加了三相線的長度，水滴的蒸發速率被加快。
圖1. (a)水滴蒸發實驗設置; (b)蒸發過程中水滴形貌，及(c)不同襯底上水滴直徑(CD)和接觸角(CA)變化。
然而，令人驚訝的是，不論是否存在石墨烯，單位三相線上的平均蒸發速率幾乎不會發生變化（變化率小于5%），因此石墨烯對蒸發過程來說是“透明的”。平均蒸發速率基本保持不變，是由于三相線處蒸發速率最大（相較于水滴表面）。他們通過實驗研究和分子動力學模擬（圖2、圖3）發現：蒸發前，水分子受到固體表面的吸引，由三相線處沿著襯底向四周進行擴散，然后才以單水分子的形式脫離固體表面完成蒸發過程，而不是從水滴表面直接蒸發。石墨烯由于其單原子層厚度，對單水分子吸附能改變不大，因而表現出水蒸發過程的透明性。在垂直于襯底方向上，水分子的數目呈指數減少，對應于蒸發速率由三相線處向水滴表面呈現指數衰減。
圖2. 蒸發過程中水滴質量（I，斜率為蒸發速率）和單位接觸線質量（II，斜率為單位三相線上的平均蒸發速率）隨時間的變化。
圖3.
展開 基于CST的手性全介質超表面復現
在當代凝聚態物理與光學交叉的前沿研究領域中，連續譜中的束縛態（BIC）作為一種反直覺的物理現象，正逐漸成為科學研究的焦點。從量子力學和經典電動力學的基礎理論出發，BIC 違背了傳統意義上對束縛態和連續態的認知。
依據麥克斯韋方程組所描述的電磁輻射原理，處于連續譜中的態通常會因與輻射場的耦合而發生能量耗散，進而導致態的衰減。然而，BIC 卻能在連續譜中穩定存在，形成一種獨特的局域化能量狀態。這種現象的背后涉及到復雜的波函數干涉機制，在特定的對稱性和結構參數條件下，輻射波的相消干涉能夠抑制態的輻射損耗，從而產生 BIC。
當引入手性這一物理屬性時，手性 BIC 呈現出更為精妙和獨特的物理圖景。手性在物理學中體現了物體與其鏡像不能重合的特性，在光學領域，手性物質對左、右旋圓偏振光具有不同的響應。對于手性 BIC 而言，手性結構與光的相互作用引發了一系列新奇的現象。例如，在微納結構中，手性 BIC 的存在導致圓偏振光的局域態密度發生顯著變化，進而產生具有強烈手性選擇性的光散射和吸收特性。
深入研究手性 BIC 的物理本質，無論是對于完善我們對光-物質相互作用基本原理的理解，還是對于開發新型手性光學元件、手性量子光學體系以及高靈敏度手性檢測技術等應用方向，都具有至關重要的意義。本文將對Alu教授的一篇題為“Chiral Quasi-Bound States in the Continuum”的手性BIC工作進行復現解析，從理論建模到數值模擬，體會BIC對于手性增強的基本原理。復現工具采用的是CST。
圖一
文章給出的結構如圖一所示，周期性單元由兩個二聚體組成，二聚體之間存在著一定的旋轉夾角90°。每個二聚體由兩個橢圓柱構成，橢圓柱之間也存在著夾角。當兩個橢圓柱不存在高度差時（圖1b），結構不具有手性，LCP和RCP的響應完全一致，如d圖所示。
展開 中科院：實驗報道的最大面積晶態氫化石墨烯！
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高鴻鈞院士研究團隊的陳輝、包德亮（共同第一作者）和杜世萱研究員（共同通訊作者）等通過實驗與DFT理論計算發現，在Ru(0001)上石墨烯摩爾超晶格模板可以制備晶態三分之一氫化石墨烯，且尺寸很大質量很高。相對于氫化前的石墨烯樣品，在石墨烯對應的低能電子衍射（LEED）點陣的√3 × √3/R30°位置出現了新的一套格點(圖1)。氫化后石墨烯的拉曼（Raman）光譜中石墨烯晶格的G和2D特征峰恢復，預示著Ru基底與石墨烯之間的界面有氫原子存在并有效地減弱了石墨烯與金屬基底的強相互作用（圖1）。
圖1. 厘米尺寸晶態三分之一氫化石墨烯的制備示意圖、LEED、Raman光譜和大面積STM圖像。
進一步掃描隧道顯微鏡（STM）研究發現，氫原子與石墨烯晶格中√3 × √3/R30°位置的碳原子化學成鍵形成長程有序的雙面氫化結構（圖2）并延展到整個４mm ×４mm表面。其中碳氫比為三比一，因此稱之為三分之一氫化 石墨烯。理論計算發現，三分之一石墨烯能帶結構中展現各向異性，即在某一對稱性方向上展現具有狄拉克錐的半金屬性質，而其他對稱性方向上展現具有能隙的半導體性質（圖3）。
圖2. 晶態三分之一氫化石墨烯高分辨STM圖、結構模型及STM模擬。
圖3. 晶態三分之一氫化石墨烯dI/dV譜及DFT計算的能帶結構與態密度圖。
該工作是目前（），為制備大面積石墨烯功能化衍生材料以及相關性質應用的研究提供了新的思路。相關研究結果發表在Advanced Materials, 30, 1801838 (2018)上。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adma.201801838
來源中科院物理所
展開 《JACS》我國發現具有新型結構的超導體！
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SC10組長期進行新型超導體的探索研究，在2014年即首次報道了LaO1–xFxBiSSe中增強的超導電性（arXiv: 1404.7562）。最近，該研究組的博士研究生阮彬彬、趙康等人在任治安研究員的指導下，發現了新型四元化合物Bi3O2S2Cl。粉末X射線衍射表明該化合物屬于I4/mmm (No. 139) 空間群，晶格常數a = 3.927(1) ?，c = 21.720(5) ?。通過調節S含量，Bi3O2S2Cl實現了從半導體到超導體的轉變，超導轉變溫度Tc約為3.5 K。（圖1）
圖1. Bi3O2S2Cl的晶體結構以及自摻雜引起的超導電性
通過與先進材料與結構分析實驗室楊槐馨研究員等人合作的透射電鏡研究分析表明，Bi3O2S2Cl由[Bi2O2]2+和[BiS2Cl]2–層交替堆疊構成（圖2）。其中[BiS2Cl]2–層是由Bi-Cl無限四方平面層構成，S原子位于八面體上下頂點上。在鉍的鹵化物中，該類型的結構尚屬首次報道。霍爾效應測量表明該化合物為n型半導體，通過S空位的摻雜，可以引入載流子進而誘發超導。該化合物的超導層為[BiS2Cl]2–層，與已知的BiCh2基超導體均不相同。
圖2. 多晶Bi3O2S2Cl的SEM與TEM圖譜
研究小組通過優化實驗條件，成功得到了Bi3O2S2Cl單晶樣品，并在此樣品中觀測到體超導電性，Tc約為2.8 K（圖3）。在Bi3O2S2Cl中所發現的新型[BiS2Cl]2–層是一種新的結構單元，通過改變絕緣層[Bi2O2]2+，有望合成出更多的新型層狀含鉍化合物，在新型超導體和熱電材料等研究領域具有重要價值。
圖3.
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