韋禾

[本刊訊]近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室、中國科學(xué)院強(qiáng)耦合量子材料物理實(shí)驗(yàn)室的陳仙輝教授研究組在鐵基超導(dǎo)研究領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，成功發(fā)現(xiàn)了一種新的鐵基超導(dǎo)材料（Li_0.8Fe_0.2）OHFeSe，其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)40開以上，并與美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所中子研究中心的黃清鎮(zhèn)博士以及中科大吳濤教授等幾個(gè)研究組合作，確定了該新材料的晶體結(jié)構(gòu)并發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)電性和反鐵磁共存。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在12月15日的Nature Materials上。

鐵基高溫超導(dǎo)體是目前凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其機(jī)理還沒有得到完全理解，F(xiàn)eSe類超導(dǎo)體以其諸多獨(dú)特的性質(zhì)被認(rèn)為是研究鐵基超導(dǎo)機(jī)理的理想材料體系。尤其是近期報(bào)道的生長于SrTiO₃襯底上的FeSe單層薄膜的零電阻轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)100開以上，更加激起了科學(xué)家對于這一體系的濃厚興趣。然而，對于FeSe類超導(dǎo)材料，目前研究較為廣泛的AxFe₂Se₂（A=K，Rb，Cs）體系存在嚴(yán)重的相分離，反鐵磁絕緣相與超導(dǎo)相的共生導(dǎo)致該類材料的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)非常復(fù)雜，從而使得研究其內(nèi)在的物理機(jī)制變得非常困難。而FeSe單層薄膜以及通過液氨等低溫液相插層方法合成的Li_x（NH₂）_y（NH₃）_1-yFe₂Se₂等化合物在空氣中極不穩(wěn)定，無法深入研究其物理性質(zhì)。為了能夠深入探究鐵基高溫超導(dǎo)的物理機(jī)制，亟需尋找到新的具有高的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度且空氣穩(wěn)定。并適合物理測量的FeSe類超導(dǎo)材料。

陳仙輝研究組首次利用水熱反應(yīng)方法成功發(fā)現(xiàn)了一種新的FeSe類超導(dǎo)材料（Li_0.8Fe_0.2）OHFeSe，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)40開以上。通過結(jié)合X射線衍射。中子散射和核磁共振三種技術(shù)手段精確確定了該新材料的晶體結(jié)構(gòu)。此外，發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)中嚴(yán)重畸變的FeSe₄四面體有利于超導(dǎo)，這與FeAs類超導(dǎo)體中完美的FeAs₄四面體有利于超導(dǎo)完全不同。同時(shí)比熱、磁化率和核磁共振數(shù)據(jù)表明該新超導(dǎo)材料在低溫約8.5開存在反鐵磁序，并與超導(dǎo)電性共存。這一重要工作是首次利用水熱法發(fā)現(xiàn)FeSe類新型高溫超導(dǎo)材料。為相關(guān)體系新超導(dǎo)體的探索提供了新的研究思路。同時(shí)，該新超導(dǎo)體所具有的高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度、空氣中穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)為進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究提供了可能，同時(shí)也為探索鐵基高溫超導(dǎo)的內(nèi)在物理機(jī)制提供了理想的材料體系。