本报讯 日本东京大学桥本显一郎副教授等人在铁系超导体中发现与量子液晶态密切相关的新型超导态。这种新的超导态不同于人们已知的与磁性相关的超导态,对于弄清铁系超导体和铜氧化物超导体等中的高温超导形成机制,以及研制更高转变温度的高温超导体具有重要意义。相关论文发表于英国科学杂志《Nature Communications》。
该研究小组聚焦铁系超导物质硒化铁,对量子液晶态与超导的关系进行了研究。这是因为硒化铁具有在常压下只出现量子液晶态,不呈现磁性的特征,最适合用于研究量子液晶态与超导的关系。
在研究过程中,研究人员首先用碲元素逐步置换硒化铁中的硒,结果发现随着置换量逐渐增加,量子液晶态被逐渐抑制;当置换量达到一定程度时,量子液晶态消失,而超导转变温度升高。接下来,在高压下对按照不同置换量制成的样品的电阻率进行测量,观察其量子液晶态和超导态的变化情况。结果发现,在碲置换量由低向高增加过程中,因压力而产生的磁性在置换量较低阶段消失,但量子液晶态一直到较高置换区间仍然存在。
从那些没有磁性的样品在不同压力下的测量结果来看,在量子液晶态消失的压力点附近出现了超导转变温度变高的圆顶状超导相。这说明量子液晶态和超导态密切相关,而与磁性关系不大。这是一种新型的超导态。本项研究为阐明高温超导机制提供了重要线索,有望为研制新型高温超导体提供指导性原理。

