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鐵基超導體可能處在全新的超導量子態(tài)

作者:中國儲能網(wǎng)新聞中心 來源:綜合報道 發(fā)布時間:2013-07-23 瀏覽:次
中國儲能網(wǎng)訊:近期,中科院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室(籌)凝聚態(tài)理論與材料計算實驗室胡江平研究員在研究鐵基超導配對對稱性的論文【Phy. Rev. X 3, 031004 (2013)】從根本上修改了該認識,并且預(yù)言,在2008年發(fā)現(xiàn)的鐵基超導體中存在一種新的電子配對形式,即配對波函數(shù)具有奇宇稱且為自旋單態(tài)。

  超導的產(chǎn)生源于電子間的配對。配對電子量子波函數(shù)的對稱性是理解超導電性的關(guān)鍵。對于具有中心反演對稱性的超導體,在自旋-軌道耦合可以忽略的情況下,中心反演對稱性的結(jié)果歸結(jié)為配對電子波函數(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)理論對超導電性的認識均認為當電子對處在自旋單態(tài)時,其波函數(shù)宇稱為偶。

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

  這種新的電子配對形式在空間反演下,單層鐵砷或鐵硒的上下兩砷或硒層間會呈現(xiàn)一個符號變化。這個符號變化可用一個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)的對稱性考慮和這種新的電子配對形式能夠統(tǒng)一我們對整個鐵基超導體的理解,包括鐵砷族和鐵硒族化合物。同時也會對揭示高溫超導的機理產(chǎn)生重要作用。

(a)在鐵基超導體新超導態(tài)中的位相分布, 在上下As(Se) 層位相符號相反;(b) 在銅基高溫超導體的d-波配對超導態(tài)中的位相分布??梢钥闯鲈谘醯膬商鬃泳Ц裎幌喾栆蚕喾?。
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