铁基超导领域有重大发现

《自然》杂志今发表浙大教授袁辉球及其合作者的最新研究成果

发布时间:2009-01-29来源:


    本报讯 (驻浙记者万润龙 通讯员周炜)今天,英国《自然》杂志发表浙江大学物理系袁辉球教授及其合作者的最新研究成果:在具有二维层状晶体结构的铁基超导体中发现超导态的“各向同性”,这是首次在二维层状的超导材料中出现三维的超导特性。
    
    《自然》杂志评审专家一致认为,这是超导研究领域一项非常独特而重要的发现,将对研究铁基高温超导形成机理具有重要意义,同时这一成果也在该杂志的重点栏目被加以介绍。这项研究由浙江大学、美国拉斯阿拉莫斯国家实验室以及中国科学院物理所共同完成,浙江大学是第一作者单位。
    
    1911年,荷兰物理学家海克·卡曼林·昂尼斯发现把汞冷却到4.2开尔文时(约零下269摄氏度)电阻突然消失,这是人类首次发现超导现象。近年来新的超导材料相继被发现,每次发现都推动科学家投身相关的研究热潮。人们熟知的磁悬浮列车和核磁共振成像技术就是超导技术的实际应用。2008年初,日本科学家宣布发现了一种基于铁砷层面的新型超导材料LaFeAsO1-xFx,其超导转变温度高达26开尔文。
    
    浙大长江特聘教授袁辉球在铁基超导材料发现后不久就开始关注这类新型超导材料的奇特性质。他经过研究发现,通过采用脉冲强磁场等极端实验条件,铁基超导材料的温度—磁场相图的研究范围被极大地延伸了,同时他发现了令人惊异的现象:铁基超导材料(Ba,K)Fe2As2在低温的上临界磁场几乎与外加磁场的方向无关,具有“各项同性”的特征。这是首次在二维层状的超导体中发现了超导态的“各向同性”,表明铁基超导具有与铜氧化合物高温超导非常不一样的性质,为揭示铁基超导材料的形成机理提供了重要的物理信息。铁基超导材料的这种奇特的超导性质是由其独特的电子结构所决定的。袁辉球等说,这类铁基超导材料虽具有二维层状的晶体结构,但其电子结构可能更接近于三维。因此,二维电子特性并不一定是形成高温超导的必备条件。此外,铁基超导材料也表现出许多与重费米子材料相类似的性质,特别是在磁与超导的相互作用方面,袁辉球还推测,铁基超导材料可能是连接低温的重费米子超导与高温铜氧化合物超导的一个重要桥梁。
    
    (2009-1-29)