复旦大学又出超导体新发现,力推中国科研发展

伶轩 7年前 (2017-07-27)

复旦大学物理研究课题组通过实验首次揭示新型超导材料中的完整磁激发结构。

据悉,近日,复旦大学研究团队发现新型铁基超导体(Li0.8Fe0.2ODFeSe)中存在扭曲的磁激发结构,为高温超导体理论的发展提供了新思路。

复旦大学又出超导体新发现,力推中国科研发展

超导效应,首次被提出是在1911年。当时荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯在关于汞的实验中意外了发现该效应,即材料在一定的低温条件下,电阻完全消失的现象。

随后几十年间,实验发现大多数材料从导体转变为超导体的临界温度点都很低,一般低于40k(约负233摄氏度)。

关于该超导效应,科学家用BCS理论(超导微观理论)就可以解释。该理论是以近自由电子模型为基础,在电子-声子作用很弱的前提下建立起来的。基于BCS理论,超导效应被看做是一种宏观量子效应

但是从1986年到2006年期间,相继发现的铜氧化物和铁基高温超导体的超导转变温度都可以超过40 K(又称高温超导性),且此现象是无法用BCS理论来解释的。

因此,到目前为止,高温超导性的形成机理仍然是凝聚态物理研究中的重要难题之一。

复旦大学又出超导体新发现,力推中国科研发展

关于凝聚态物理学,我们都知道,它主要是从微观角度,研究大量粒子(原子、分子、电子、离子)的凝聚态结构、动力学过程及宏观物理性质之间的联系。该门学科直接为许多高科技技术(微电子技术、激光技术、光电子技术和光纤通信技术)的研究奠定了基础。

虽然高温超导性能是凝聚态物理研究中的难点,但从应用上来看,具有该性能的材料要想达到超导状态,与传统的材料相比,其对温度的要求相对要低,因此具有良好的前景。

而在高温超导材料的研究上,电子掺杂铁硒材料的超导机理是目前备受关注的问题。

此次,复旦大学研究团队发现的这种Li0.8Fe0.2ODFeSe电子掺杂铁硒类超导体,与过去研究的材料不同,它具有大尺度、高质量的特性。

最主要的是,实验研究发现在电流几乎为零的状态下,该新型材料能形成罕见的环形自旋共振峰的磁激发谱。并且随着能量的升高,磁激发出现了由向外色散到向内色散的转变,使得激发谱的色散关系呈现扭曲形状,其中拐点发生在 60 meV附近,并且在拐点能量之上和之下自旋激发谱的动量结构旋转了90度。

事实上,这一发现是非常惊人的,此次的发现首次完整揭示了电子掺杂铁硒类超导体在动量-能量空间中的磁激发结构。

研究人员表示,如果存在统一的高温超导理论,这一实验结果必将为其提供全新的实验依据。

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