“超原⼦”(Superatomic)化合物由原⼦团簇通过范德华⼒或准共价键结合⽽成，团簇内原⼦之间由较强的化学键结合。与传统化合物相⽐，“超原⼦”基化合物中不同类型的化学键在晶体内周期性分布，为探索新物性提供了更多的⾃由度。已报道的“超原⼦”体系有富勒烯晶体、Co6Se8(PEt3)6等。但如何调控“超原⼦”间的相互作⽤和诱导新物性仍是⼀个有待研究的课题。
2017年，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中⼼先进材料与结构分析实验室A02组报道了⾸个全⽆机超原⼦超导体Au6Te12Se8，发现其具有准⼆维超导和BKT拓扑相变。最新的合作研究发现Au6Te12Se8具有“超原⼦”基的电荷密度波(S-CDW)和“反极化⾦属态”。因此，蕴含多物态的化合物Au6Te12Se8是研究“超原⼦”基量⼦态演化的理想材料。
最近，A02组陈⼩⻰团队的博⼠后陈旭（现就职于怀柔研究部）、应天平特聘研究员和郭建刚研究员等⼈合作，研究了Au6Te12Se8的结构与物性随外界压⼒的演化⾏为，揭示了不同于常规化合物的新颖物性。Au6Te12Se8的结构如图1所示，它是由⽴⽅“超原⼦”团簇通过层间范德华⼒和层内准共价键连接⽽成，每个⽴⽅体由6个Au、12个Te和8个Se组成，⽴⽅体沿b⽅向形成三倍周期的S-CDW。
有趣的是，S-CDW被压⼒抑制的临界值约为0.1GPa，它⽐传统的原⼦材料⼩1~2个数量级，是已报道化合物中的最⼩值，推测这是由“超原⼦”基团之间的准共价键对压⼒极为敏感所致。在较低压⼒下，Au6Te12Se8中S-CDW和超导表现为相互竞争的关系，当压⼒为⼤于3.0GPa时，SC-I被完全抑制。
当压⼒⼤于7.3GPa时，Au6Te12Se8发⽣了超导再进⼊现象(SC-II)，其最⾼超导临界温度升⾼⾄8.5K。理论计算表明，在压⼒为10GPa时，这些“超原⼦”基团发⽣了~1/3a和~1/6b的相对滑移，⾼压同步辐射实验证明晶胞参数b和c在压⼒下发⽣了突变，与理论计算结果相符。
本⼯作揭示了“超原⼦”基化合物Au6Te12Se8的结构对压⼒极为敏感和超导再进⼊等物性，为理解“超原⼦”基的竞争序和集体激发⾏为提供了新的实验线索。
相关研究成果以Superatomic-Charge-Density-Wave in Cluster-Assembled Au6Te12Se8 Superconductors为题，发表于Journal of the American Chemical Society, 144, 20915 (2022)，同时被选为该期的Inside Cover。