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鐵基超導(dǎo)體可能處在全新的超導(dǎo)量子態(tài)

作者:中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)新聞中心 來源:綜合報(bào)道 發(fā)布時(shí)間:2013-07-23 瀏覽:次
中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊:近期,中科院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(籌)凝聚態(tài)理論與材料計(jì)算實(shí)驗(yàn)室胡江平研究員在研究鐵基超導(dǎo)配對(duì)對(duì)稱性的論文【Phy. Rev. X 3, 031004 (2013)】從根本上修改了該認(rèn)識(shí),并且預(yù)言,在2008年發(fā)現(xiàn)的鐵基超導(dǎo)體中存在一種新的電子配對(duì)形式,即配對(duì)波函數(shù)具有奇宇稱且為自旋單態(tài)。

  超導(dǎo)的產(chǎn)生源于電子間的配對(duì)。配對(duì)電子量子波函數(shù)的對(duì)稱性是理解超導(dǎo)電性的關(guān)鍵。對(duì)于具有中心反演對(duì)稱性的超導(dǎo)體,在自旋-軌道耦合可以忽略的情況下,中心反演對(duì)稱性的結(jié)果歸結(jié)為配對(duì)電子波函數(shù)的宇稱 (即在空間反演下波函數(shù)的奇偶性)以及電子對(duì)的總自旋是0(自旋單態(tài))還是1(自旋三重態(tài))。傳統(tǒng)理論對(duì)超導(dǎo)電性的認(rèn)識(shí)均認(rèn)為當(dāng)電子對(duì)處在自旋單態(tài)時(shí),其波函數(shù)宇稱為偶。

  這個(gè)理論預(yù)言源于對(duì)鐵基超導(dǎo)體晶格對(duì)稱性的全面考慮。過去的理論都把鐵基超導(dǎo)體的對(duì)稱性建立在簡(jiǎn)化的鐵的四方格子上,但是鐵基超導(dǎo)體基本組成單元的空間對(duì)稱性-單層鐵砷或鐵硒的對(duì)稱性和鐵四方格子的對(duì)稱性不等價(jià)。對(duì)后者對(duì)稱性的分析發(fā)現(xiàn)鐵基超導(dǎo)體可能存在上述新的配對(duì)對(duì)稱性。

  這種新的電子配對(duì)形式在空間反演下,單層鐵砷或鐵硒的上下兩砷或硒層間會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)符號(hào)變化。這個(gè)符號(hào)變化可用一個(gè)連接一塊材或薄膜上下兩砷或硒層的相位敏感約瑟夫森干涉儀提取出來,從而證明或者證偽此理論預(yù)言。

   此外,以鐵砷或鐵硒單層為基礎(chǔ)的對(duì)稱性考慮和這種新的電子配對(duì)形式能夠統(tǒng)一我們對(duì)整個(gè)鐵基超導(dǎo)體的理解,包括鐵砷族和鐵硒族化合物。同時(shí)也會(huì)對(duì)揭示高溫超導(dǎo)的機(jī)理產(chǎn)生重要作用。

(a)在鐵基超導(dǎo)體新超導(dǎo)態(tài)中的位相分布, 在上下As(Se) 層位相符號(hào)相反;(b) 在銅基高溫超導(dǎo)體的d-波配對(duì)超導(dǎo)態(tài)中的位相分布。可以看出在氧的兩套子晶格位相符號(hào)也相反。
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