新型鐵基超導體高壓研究取得新進展
2012年03月19日 16:39 6737次瀏覽 來源： 中國有色網 分類： 新技術
2010年發(fā)現的新型鐵基硫族化合物超導體A1-xFe2-ySe2 (其中 A = K, Rb 或 Cs, 及部分替代的Tl)為非常規(guī)超導體的研究探索開辟了新的研究方向和提供了新的機遇。這類超導體在常壓下的超導轉變溫度約為32K， 中子散射研究結果表明，這類超導樣品具有很強的反鐵磁磁距并在鐵離子的正方型格子中存在鐵離子有規(guī)律的缺位。為何這樣高臨界溫度的超導電性能夠在如此強的磁背景中存在，以及反鐵磁和鐵離子有規(guī)律的空位如何對超導電性產生影響等問題倍受關注。大量的理論和實驗研究結果表明，對于關聯電子系統(tǒng)中的超導電性是由其晶體結構、電荷、軌道和自旋的狀態(tài)及其相互作用所決定的，而這些因素對超導電性的影響可以通過外部參數的改變，如施加壓力、磁場等進行調控。其中，壓力是一種“干凈”和有效的調控方法。它的獨特之處在于不用改變研究系統(tǒng)的化學構成就能實現對系統(tǒng)的電子結構和晶體結構及其相關合作現象的有效調控，從而揭示其內在的物理機制。比如，利用壓力手段可以改變電子密度、電子軌道的雜化等，由此導致許多重要物理現象，如金屬－絕緣體相變、價態(tài)變化、超導相的出現等。
最近，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）超導實驗室趙忠賢院士課題組孫力玲研究員和博士生郭靜、高佩雯及其合作者與美國卡內基研究院地球物理實驗室毛和光院士、陳曉嘉博士等合作，利用自行研制的高壓－低溫－磁場聯合測試系統(tǒng)對這類新型鐵基硫族化合物超導體進行了系統(tǒng)的高壓下原位電阻，交流磁化率研究。發(fā)現這類超導體的超導轉變溫度在壓力小于10 GPa （1GPa＝1萬大氣壓）時隨著壓力的升高而逐漸降低，直至消失；而當壓力高于10 GPa，系統(tǒng)出乎意料地進入了一個新的超導態(tài)。這個由壓力誘發(fā)的第二個超導相的超導轉變溫度高達48K，遠遠高于常壓及低壓下的第一個超導相的轉變溫度，是已有報導的鐵基硫族化合物超導體家族中超導轉變溫度最高的。
在上海光源和美國阿貢同步輻射光源進行的原位高壓結構分析結果表明，在該研究所采用的壓力范圍內并未發(fā)生晶體結構的變化，該項研究所發(fā)現的同結構下由壓力調控的超導電性的消失和隨后的超導電性的再現現象在銅氧化物和鐵基高溫超導體中均未曾發(fā)現過，因此，這一結果不僅對理解這類新型鐵基硫族化合物超導體的超導機制和探索新的超導體提供了啟迪，同時，也為進一步開展高溫超導體超導機理的研究提出了新的研究內容。該項研究結果發(fā)表在Nature 483, 67–69 (01 March 2012)。此前， Nature網站的新聞專欄對該項成果進行了專題報導。
該項研究采用的樣品分別由浙江大學方明虎教授、物理所陳小龍研究員和陳根富研究員提供。上述研究工作得到國家自然科學基金委、科技部和中國科學院相關項目的資助。（據中科網）
責任編輯：四筆
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