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新型铁基超导体高压研究新进展

作者:中国储能网新闻中心  来源:中国储能网  发布时间:2014-7-4 10:05:24

中国储能网讯:超导电性是物质在较低温度下呈现出的一种宏观量子现象。通过施加外界压力或磁场可以改变超导体的超导温度,甚至可以完全抑制超导体的超导电性或使某些不超导的物质出现超导电性。定性的来讲,产生这些物理现象的微观机制在于物质超导电性是由其晶体结构、电荷、轨道和自旋的状态及其相互作用所决定的,而这些因素对超导电性的影响可以通过外部参数的改变, 如施加压力、磁场等进行调控。其中,压力是一种有效的调控方法。它的独特之处在于不用改变研究系统的化学构成就能实现对系统的电子结构和晶体结构及其相关合作现象的有效调控, 从而产生新的物理现象,同时能为揭示其内在的物理机制提供压力维度下的实验证据。

最近,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)超导实验室赵忠贤院士课题组孙力玲研究员和博士生郭静及其合作者与美国卡内基研究院地球物理实验室毛河光院士、陈晓嘉博士等合作通过对新型铁基硫族化合物超导体K0.8FeySe2 (其中 y = 1.7, 1.78)的高压原位输运性能和同步辐射X射线衍射测量发现,这种材料在9.2 - 10.3 GPa产生了由金属费米液体行为到非费米液体行为的转变,同时伴随着由反铁磁向顺磁磁性的转变,并且铁有序缺位的特征峰消失。这些实验结果表明,这种新型铁基超导体在这一压力范围内发生了量子相变。该项研究结果发表在近期的《物理评论快报》上(PRL 108 , 197001(2012))。

通常认为强关联电子系统中的由压力引起的量子相变能够导致系统出现量子相干态,在足够低的温度下,处于这种量子相干态的体系会产生超导电性,如重费米子超导体及有机超导体中都发现了这种现象。根据这一实验结果可以推测,前不久《自然》杂志(Nature 483, 67–69,1 March 2012)报导的该研究小组在这种新型铁基超导体中发现的由压力诱导的第二个超导相变(即这类超导体的超导转变温度随着压力的升高而逐渐降低,直至消失;而当压力高于10 GPa,系统进入了第二个超导态)是由这个量子相变所驱动的。

本研究的实验样品由物理所陈小龙研究员小组提供。同步辐射X射线衍射实验在上海光源 BL15U1 线站上完成。

上述研究工作得到国家自然科学基金委、科技部和中国科学院相关项目的资助。

相关链接:

http://prl.aps.org/pdf/PRL/v108/i19/e197001

http://www.nature.com/nature/journal/v483/n7387/full/nature10813.html

Figure (a) Pressure dependence of the superconducting transition temperature TC and power α obtained from fits with ρ=ρ0+ATα for K0.8FexSe2 (x=1.7 and 1.78) single crystals. (b) The X-ray diffraction patterns of K0.8Fe1.7Se2, performed with a wavelength of 0.6888 Angstrom. (c) Intensity of superstructure peak (110) of Fe vacancies as a function of pressure. The inset of figure c display the schematics of the AFM state, in which the spin order is ferromagnetic groups oriented along the c-axis and couples antiferromagnetically, and the PM state in higher pressure region.

关键字:超导体 超导储能

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