两小无猜

扫一扫关注微信二维码 一念永恒

中科大超导研究团队在铁基高温超导体研究中取得重要进展

发(fa)稿时间:2019-09-01浏览次数:769

物理(li)系(xi)中科院强耦合量(liang)子材料(liao)物理(li)实验室陈(chen)仙辉、吴涛等(deng)人组成(cheng)的超(chao)(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)(dao)研究(jiu)团队近日在(zai)铁(tie)基(ji)高(gao)(gao)温超(chao)(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)(dao)体研究(jiu)中取得重(zhong)要进(jin)展。该研究(jiu)团队在(zai)有机离子插层的二(er)(er)维(wei)层状铁(tie)硒基(ji)高(gao)(gao)温超(chao)(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)(dao)体中揭示了由(you)二(er)(er)维(wei)超(chao)(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)(dao)涨落导(dao)(dao)(dao)(dao)致(zhi)的“赝能隙”现(xian)象,为研究(jiu)铁(tie)基(ji)超(chao)(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)(dao)材料(liao)中的高(gao)(gao)温超(chao)(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)(dao)机理(li)提供了关(guan)键(jian)性(xing)的实验证据。相关(guan)研究(jiu)成(cheng)果于8月28日以“Preformed  Cooper Pairs in Layered FeSe-Based  Superconductors”为题在(zai)线(xian)发(fa)表于物理(li)学知(zhi)名杂志《物理(li)评论(lun)快报》上(shang) [Phys. Rev. Lett. 125, 097003  (2020)]。

超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)电(dian)(dian)(dian)(dian)性包含了(le)(le)两种奇妙的(de)(de)(de)(de)量(liang)子物(wu)理(li)现(xian)象(xiang):电(dian)(dian)(dian)(dian)子配(pei)对以及电(dian)(dian)(dian)(dian)子对的(de)(de)(de)(de)长(zhang)程相位(wei)相干。在(zai)(zai)传统的(de)(de)(de)(de)低(di)温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)体(ti)中(zhong),电(dian)(dian)(dian)(dian)子配(pei)对与相位(wei)相干在(zai)(zai)超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)转变(bian)温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)同(tong)时发生,超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)转变(bian)温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)高(gao)低(di)可以由(you)电(dian)(dian)(dian)(dian)子配(pei)对形(xing)成的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)隙(xi)(xi)大(da)(da)小来决(jue)定(ding)。然而,在(zai)(zai)高(gao)温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)铜氧化(hua)(hua)合物(wu)超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)体(ti)中(zhong),特别是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)对于(yu)(yu)(yu)欠(qian)掺杂区(qu)的(de)(de)(de)(de)超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)电(dian)(dian)(dian)(dian)性,其电(dian)(dian)(dian)(dian)子配(pei)对温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)显著高(gao)于(yu)(yu)(yu)相位(wei)相干温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du),因而超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)转变(bian)温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)高(gao)低(di)最终是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)由(you)相位(wei)相干来决(jue)定(ding)的(de)(de)(de)(de)。由(you)于(yu)(yu)(yu)电(dian)(dian)(dian)(dian)子的(de)(de)(de)(de)预配(pei)对,在(zai)(zai)超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)以上会形(xing)成由(you)超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)涨落(luo)所(suo)导(dao)(dao)(dao)致的(de)(de)(de)(de)“赝(yan)能(neng)(neng)隙(xi)(xi)”现(xian)象(xiang)。在(zai)(zai)实验上,特别是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)在(zai)(zai)欠(qian)掺杂区(qu),在(zai)(zai)远高(gao)于(yu)(yu)(yu)超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)转变(bian)温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)以上的(de)(de)(de)(de)温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)区(qu)(甚(shen)至(zhi)高(gao)于(yu)(yu)(yu)室温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen))人(ren)们很(hen)早就已经发现(xian)了(le)(le)“赝(yan)能(neng)(neng)隙(xi)(xi)”现(xian)象(xiang)。但是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),在(zai)(zai)高(gao)温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)铜氧化(hua)(hua)合物(wu)超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)体(ti)中(zhong),关于(yu)(yu)(yu)“赝(yan)能(neng)(neng)隙(xi)(xi)”的(de)(de)(de)(de)起源(yuan)却有(you)着非常大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)争议(yi),主要原(yuan)因是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)铜氧化(hua)(hua)物(wu)超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)体(ti)中(zhong)除超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)态以外还存在(zai)(zai)其它丰(feng)富的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)子有(you)序(xu)态,这些有(you)序(xu)态也(ye)有(you)可能(neng)(neng)会产生“赝(yan)能(neng)(neng)隙(xi)(xi)”现(xian)象(xiang)。理(li)解高(gao)温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)体(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)“赝(yan)能(neng)(neng)隙(xi)(xi)”现(xian)象(xiang)被认为是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)解决(jue)高(gao)温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)机理(li)的(de)(de)(de)(de)关键之一。2008年,铁(tie)(tie)基(ji)高(gao)温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)材(cai)料家(jia)族的(de)(de)(de)(de)发现(xian),为研(yan)究高(gao)温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)机理(li)带来了(le)(le)一个新的(de)(de)(de)(de)契机。那么,在(zai)(zai)铁(tie)(tie)基(ji)高(gao)温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)体(ti)中(zhong)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)否也(ye)有(you)“赝(yan)能(neng)(neng)隙(xi)(xi)”现(xian)象(xiang)以及其来源(yuan)又是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)什(shen)么?回答这一问题(ti)对于(yu)(yu)(yu)建立一个统一的(de)(de)(de)(de)高(gao)温(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)机理(li)具有(you)重要的(de)(de)(de)(de)意义(yi)。

在(zai)之前的(de)(de)(de)铁(tie)(tie)(tie)基超(chao)(chao)导(dao)体研(yan)究中(zhong),已经(jing)有(you)(you)过一些与(yu)超(chao)(chao)导(dao)涨落相(xiang)(xiang)关(guan)的(de)(de)(de)“赝(yan)能(neng)隙(xi)”现(xian)象的(de)(de)(de)实(shi)(shi)(shi)验(yan)探索(suo)工作,但(dan)是这(zhei)些前期的(de)(de)(de)实(shi)(shi)(shi)验(yan)结(jie)果要么是认为没(mei)有(you)(you)“赝(yan)能(neng)隙(xi)”现(xian)象,要么是观察到(dao)的(de)(de)(de)“赝(yan)能(neng)隙(xi)”现(xian)象与(yu)超(chao)(chao)导(dao)涨落没(mei)有(you)(you)关(guan)联或者是在(zai)一个(ge)相(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)体系(xi)中(zhong)存在(zai)相(xiang)(xiang)互矛(mao)盾(dun)的(de)(de)(de)实(shi)(shi)(shi)验(yan)结(jie)果,因而与(yu)超(chao)(chao)导(dao)涨落相(xiang)(xiang)关(guan)的(de)(de)(de)“赝(yan)能(neng)隙(xi)”现(xian)象到(dao)目前为止还没(mei)有(you)(you)获(huo)得确定性的(de)(de)(de)实(shi)(shi)(shi)验(yan)证据。近年来,陈仙辉(hui)教授团队始(shi)终致力于新(xin)型高温铁(tie)(tie)(tie)基超(chao)(chao)导(dao)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)探索(suo),并(bing)利用电化(hua)学(xue)插层(ceng)技术实(shi)(shi)(shi)现(xian)了(le)一系(xi)列具(ju)有(you)(you)高超(chao)(chao)导(dao)转变温度的(de)(de)(de)二维铁(tie)(tie)(tie)硒(xi)基高温超(chao)(chao)导(dao)材(cai)料(liao)(超(chao)(chao)导(dao)转变温度达到(dao)40K以(yi)上)以(yi)及(ji)其它二维功能(neng)材(cai)料(liao)  (J. Am. Chem. Soc. 141, 17166 (2019); New J. Phys. 20, 123007 (2018);  Phys. Rev. Mat. 2, 074801 (2018);)。通过(guo)有(you)(you)机离子的(de)(de)电(dian)化学插层(ceng),这(zhei)些新型的(de)(de)铁硒基高温超导体(ti)具有(you)(you)了(le)非常强的(de)(de)二维性(xing)(xing)质,其电(dian)导率(lv)的(de)(de)面内(nei)外各向异性(xing)(xing)可以(yi)达到(dao)104数量(liang)级,这(zhei)与高温(wen)铜氧(yang)化(hua)合物超导(dao)(dao)(dao)体(ti)的(de)(de)二(er)(er)(er)维性质(zhi)非常(chang)相似。之前关于高温(wen)铜氧(yang)化(hua)合物超导(dao)(dao)(dao)体(ti)的(de)(de)研究已经(jing)表明(ming)(Nature  575, 156–163  (2019)),在这(zhei)种具(ju)有强的(de)(de)各向异性的(de)(de)二(er)(er)(er)维层(ceng)状(zhuang)高温(wen)超导(dao)(dao)(dao)材料(liao)中,其块体(ti)性质(zhi)与单(dan)层(ceng)性质(zhi)几乎一致,表明(ming)其块体(ti)材料(liao)已经(jing)具(ju)有了准二(er)(er)(er)维的(de)(de)物理性质(zhi),其中就包(bao)括二(er)(er)(er)维超导(dao)(dao)(dao)涨(zhang)(zhang)落(luo)。因此,这(zhei)类二(er)(er)(er)维层(ceng)状(zhuang)铁硒基高温(wen)超导(dao)(dao)(dao)体(ti)成(cheng)为了探索与超导(dao)(dao)(dao)涨(zhang)(zhang)落(luo)相关的(de)(de)“赝能隙(xi)”现(xian)象的(de)(de)绝(jue)佳(jia)材料(liao)体(ti)系。

图示(shi):(a) FeSe与有机离(li)子插(cha)层(ceng)的二维(TBA)xFeSe超导体(ti)的晶(jing)体(ti)结构(gou);(b) (TBA)xFeSe超导体的(de)磁(ci)场-温(wen)度相(xiang)图。

针对上(shang)述科(ke)学问题(ti),陈仙辉、吴涛等人组(zu)成的超(chao)导研究团队首先通过核磁共振技术在有机插层的二维铁硒基高温超(chao)导体(TBA)xFeSe(TBA为四丁基铵的缩写(xie))中证(zheng)实了(le)在超导转变温度(Tc~   43K)之上的(de)(de)确存(cun)在(zai)显著(zhu)的(de)(de)“赝(yan)能(neng)(neng)隙”特征,其“赝(yan)能(neng)(neng)隙”起始温(wen)(wen)度大约在(zai)60K左右。随后,再(zai)通过进一步的(de)(de)各向异(yi)性(xing)的(de)(de)抗(kang)磁(ci)性(xing)和能(neng)(neng)斯特效(xiao)应两个实验(yan)方法证明(ming)(ming)在(zai)上述(shu)“赝(yan)能(neng)(neng)隙”温(wen)(wen)区存(cun)在(zai)明(ming)(ming)显的(de)(de)二维超导涨落特征。综合上述(shu)各种实验(yan)结(jie)果(guo),最(zui)终(zhong)断定(ding)在(zai)该铁(tie)硒(xi)基高温(wen)(wen)超导体中(zhong)存(cun)在(zai)由二维超导涨落导致的(de)(de)“赝(yan)能(neng)(neng)隙”现象。上述(shu)重要实验(yan)发现不但揭示(shi)了(le)二维层(ceng)(ceng)状(zhuang)铁(tie)硒(xi)基高温(wen)(wen)超导体中(zhong)的(de)(de)  “赝(yan)能(neng)(neng)隙”现象,同时(shi)也为理解(jie)单层(ceng)(ceng)铁(tie)硒(xi)薄膜样品(pin)中(zhong)的(de)(de)高温(wen)(wen)超导电性(xing)提供(gong)了(le)新的(de)(de)理解(jie)和解(jie)释。

图示: FeSe超导体中(zhong)自旋-轨道耦合的(de)电子向列(lie)相的(de)物理示意图。

此(ci)外,陈(chen)仙(xian)辉、吴涛等人组(zu)成的(de)(de)超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)研究(jiu)团队(dui)最近还在铁硒超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)体的(de)(de)电(dian)子(zi)(zi)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)列相(xiang)(xiang)机(ji)理的(de)(de)实验研究(jiu)中(zhong)取得了(le)重要的(de)(de)进展(zhan)。通过位(wei)置选择(ze)性的(de)(de)核磁共振测量(liang)(liang),实现(xian)了(le)对(dui)电(dian)子(zi)(zi)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)列相(xiang)(xiang)中(zhong)轨(gui)道和自(zi)(zi)旋(xuan)自(zi)(zi)由(you)度相(xiang)(xiang)关(guan)序参量(liang)(liang)的(de)(de)选择(ze)性表征,并将(jiang)结果与自(zi)(zi)旋(xuan)或(huo)(huo)轨(gui)道导(dao)(dao)(dao)致的(de)(de)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)列相(xiang)(xiang)理论模型进行(xing)了(le)比(bi)对(dui),发(fa)现(xian)铁硒超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)体中(zhong)的(de)(de)电(dian)子(zi)(zi)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)列相(xiang)(xiang)并不能简单(dan)地理解为由(you)单(dan)一的(de)(de)自(zi)(zi)旋(xuan)或(huo)(huo)轨(gui)道自(zi)(zi)由(you)度驱动的(de)(de)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)列相(xiang)(xiang),而是一种自(zi)(zi)旋(xuan)-轨(gui)道纠缠的(de)(de)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)列相(xiang)(xiang),其中(zhong)自(zi)(zi)旋(xuan)-轨(gui)道耦合(he)也起(qi)到了(le)重要作用。这一结果将(jiang)为理解铁基超(chao)(chao)导(dao)(dao)(dao)体中(zhong)电(dian)子(zi)(zi)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)列相(xiang)(xiang)的(de)(de)物理起(qi)源提供重要的(de)(de)实验线索。相(xiang)(xiang)关(guan)工作已于(yu)近期以“Spin-Orbital-Intertwined  Nematic State in FeSe”为题(ti)发(fa)表在《Physical Review X》上[Phy. Rev. X 10, 011034  (2020)]。

合肥微尺度物质(zhi)科学国家(jia)研究(jiu)中(zhong)心的(de)(de)博士研究(jiu)生康(kang)宝蕾、石孟竹为(wei)(wei)相关Phys.  Rev. Lett.论文(wen)(wen)的(de)(de)共同第一作(zuo)(zuo)(zuo)者(zhe),李(li)建为(wei)(wei)相关Physical Review  X文(wen)(wen)章的(de)(de)第一作(zuo)(zuo)(zuo)者(zhe),陈(chen)仙辉教授和(he)吴涛教授为(wei)(wei)上述(shu)文(wen)(wen)章的(de)(de)共同通(tong)讯作(zuo)(zuo)(zuo)者(zhe)。相关工作(zuo)(zuo)(zuo)得(de)到了(le)科技部(bu)、国家(jia)自(zi)然(ran)科学基(ji)金委(wei)、中(zhong)科院以及安徽省引导项目的(de)(de)相关基(ji)金资助。

论文链接

(合肥(fei)微(wei)(wei)尺度物质科(ke)学国家研究中(zhong)心、物理学院、科(ke)研部)


xml地图 | sitemap地图
自费40万环游世界
分享到:QQ空间新浪微博腾讯微博人人网微信
刺客伍六七 熊出没 杜莎夫人蜡像馆 奥特曼 朱一龙 海上繁花 新乡人刘国梁为河南加油 生僻字 奔跑吧兄弟 大妈水枪喷火炬手 天官赐福 萌探探探案 上海5人被浪卷走 冒险岛 桂纶镁 哥斯拉大战金刚 猫和老鼠 圣墟 大妈水枪喷火炬手 密室大逃脱 特斯拉 烟火里的尘埃 阴阳师奔驰 泰拉瑞亚 天龙八部 恰好是少年 我很愉快 郑爽 郑爽 造梦西游3 我是特种兵之火凤凰 王思聪 吴亦凡 德甲直播 炉石传说长安汽车 东京奥运开幕式 梦幻西游 死亡诗社 魔兽世界 Upperground 迪丽热巴 男子400米自由泳决赛 上海镇楼神器动了 比亚迪 帝霸 美国男篮 爱情保卫战火影忍者 迪丽热巴 千与千寻 两小无猜 哥斯拉大战金刚 铁人三项选手呕吐 王一博 超强台风 离开地球表面 孙俪史上最狂山寨栽了 桂纶镁 | 下一页
Baidu
sogou
百度 搜狗 360