中國儲能網(wǎng)訊：超導(dǎo)電性是物質(zhì)在較低溫度下呈現(xiàn)出的一種宏觀量子現(xiàn)象。通過施加外界壓力或磁場可以改變超導(dǎo)體的超導(dǎo)溫度，甚至可以完全抑制超導(dǎo)體的超導(dǎo)電性或使某些不超導(dǎo)的物質(zhì)出現(xiàn)超導(dǎo)電性。定性的來講，產(chǎn)生這些物理現(xiàn)象的微觀機(jī)制在于物質(zhì)超導(dǎo)電性是由其晶體結(jié)構(gòu)、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(dǎo)電性的影響可以通過外部參數(shù)的改變， 如施加壓力、磁場等進(jìn)行調(diào)控。其中，壓力是一種有效的調(diào)控方法。它的獨(dú)特之處在于不用改變研究系統(tǒng)的化學(xué)構(gòu)成就能實現(xiàn)對系統(tǒng)的電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)及其相關(guān)合作現(xiàn)象的有效調(diào)控， 從而產(chǎn)生新的物理現(xiàn)象，同時能為揭示其內(nèi)在的物理機(jī)制提供壓力維度下的實驗證據(jù)。
最近，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）超導(dǎo)實驗室趙忠賢院士課題組孫力玲研究員和博士生郭靜及其合作者與美國卡內(nèi)基研究院地球物理實驗室毛河光院士、陳曉嘉博士等合作通過對新型鐵基硫族化合物超導(dǎo)體K0.8FeySe2 (其中 y = 1.7, 1.78)的高壓原位輸運(yùn)性能和同步輻射X射線衍射測量發(fā)現(xiàn)，這種材料在9.2 - 10.3 GPa產(chǎn)生了由金屬費(fèi)米液體行為到非費(fèi)米液體行為的轉(zhuǎn)變，同時伴隨著由反鐵磁向順磁磁性的轉(zhuǎn)變，并且鐵有序缺位的特征峰消失。這些實驗結(jié)果表明，這種新型鐵基超導(dǎo)體在這一壓力范圍內(nèi)發(fā)生了量子相變。該項研究結(jié)果發(fā)表在近期的《物理評論快報》上（PRL 108 ， 197001（2012））。
通常認(rèn)為強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)中的由壓力引起的量子相變能夠?qū)е孪到y(tǒng)出現(xiàn)量子相干態(tài)，在足夠低的溫度下，處于這種量子相干態(tài)的體系會產(chǎn)生超導(dǎo)電性，如重費(fèi)米子超導(dǎo)體及有機(jī)超導(dǎo)體中都發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象。根據(jù)這一實驗結(jié)果可以推測，前不久《自然》雜志（Nature 483, 67–69，1 March 2012)報導(dǎo)的該研究小組在這種新型鐵基超導(dǎo)體中發(fā)現(xiàn)的由壓力誘導(dǎo)的第二個超導(dǎo)相變（即這類超導(dǎo)體的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度隨著壓力的升高而逐漸降低，直至消失；而當(dāng)壓力高于10 GPa，系統(tǒng)進(jìn)入了第二個超導(dǎo)態(tài)）是由這個量子相變所驅(qū)動的。
本研究的實驗樣品由物理所陳小龍研究員小組提供。同步輻射X射線衍射實驗在上海光源 BL15U1 線站上完成。
上述研究工作得到國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院相關(guān)項目的資助。
相關(guān)鏈接：
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.
