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铁基超导体领域取得重要进展

发布时间:2017-12-03 阅读:

  铁基超导体在该领域取得了重要进展

  中国科技大学微尺度材料科学国家重点实验室陈向辉近日在铁基超导体研究方面取得重要进展。研究表明,探索晶格与自旋的自由度之间的相互作用对于理解高温超导机制是重要的。研究成果发表在5月7日的“自然”(自然459,64(2009))上。研究工作是与中国科学技术大学国家同步辐射实验室吴子瑜合作完成的。最近,由于超导临界温度超过了传统BCS理论预测的麦克米伦极限(39K),铁基磷化合物中的超导电性又引发了高温超导性的又一次热潮。理论研究表明,该体系中的电子 - 声子相互作用不能解释如此高的超导临界温度,并提出了强烈的铁磁/反铁磁涨落机制。但是,实验表明,超导体的超导电性和磁性能对晶体结构非常敏感,表明系统中可能存在非常规的电子 - 声子相互作用。陈向辉研究了两个SmFeAsO1-xFx和Ba1-xKxFe2As2体系中超导临界温度(Tc)和自旋密​​度波动温度(TSDW)的变化,发现氧和铁同位素交换的Tc氧同位素效应很强但是铁同位素效应非常大,令人惊讶的是,这种系统的铁同位素交换对Tc和TSDW有相同的影响,这表明在这个系统中,电子 - 声子相互作用在超导机制中起作用,但是不是简单的电子 - 声子相互作用机制,可能是自旋 - 声子耦合,铁基超导体,Tc和SDW铁同位素效应应该大于氧同位素效应,这可能是由于铁 - 砷表面是一个导电的表面,对超导电性有很大的影响,自旋密度波的数量级也来自铁的磁矩,在CuO高温超导体中,临界温度的同位素效应与掺杂非常敏感。在最佳掺杂条件下,同位素效应几乎消失,随着掺杂量的减少逐渐增加,在超导态和反铁磁态之间的边界达到最大值。这表明铜氧高温超导体的同位素效应也与磁场波动密切相关。这种不寻常的同位素效应表明,电子 - 声子相互作用在铜 - 氧化合物中同样重要。因此,陈向辉教授的发现表明,探索晶格与自旋自由度之间的相互作用,对于理解高温超导电性的机理是非常重要的,陈先辉集团在铁氧体材料研究方面取得了一系列重要进展, 2008年发现了高温铁基超导体SmFeAs(O,F)体系:世界上采用自溶法制备了铁基122超结构单晶。对Fe基超导体铁基1111和122结构的电子相图进行了系统研究。随着掺杂体系物理性质的变化,还提出了铁基超导体中存在SDW和超导电性共存的实验现象。同时,陈向辉教授与国内外着名研究团队进行了广泛的合作,取得了一系列的成果:通过对Andreev反射的研究,发现铁基超超导体的超导能隙与s波和传统BCS超导体的行为;自旋确认SmFeAsO1-xFx系统中存在磁性波动和超导电性的共存。此外,APRES实验在122系统中存在SDW和超导电性。用中子散射研究了122和1111系统的磁性结构。直接观察铁基超导超导磁通量格。 (中国科学技术大学)

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