我國科學家在籠目超導體研究中有重大發(fā)現(xiàn)

北京時間11月24日零點，學術(shù)期刊《自然》刊發(fā)中國科學技術(shù)大學陳仙輝院士團隊吳濤教授等人的最新發(fā)現(xiàn)：利用高壓下的核磁共振譜學技術(shù)，在籠目超導體銫釩銻中觀察到一種由壓力誘導的新型電荷有序態(tài)，并發(fā)現(xiàn)該電荷有序態(tài)與超導態(tài)在壓力下呈現(xiàn)出一種類似高溫超導體的競爭相圖。該成果是陳仙輝院士團隊繼今年2月在《自然》報道籠目超導體中新型電子向列相之后的又一重大發(fā)現(xiàn)。

在非常規(guī)超導體研究中，人們發(fā)現(xiàn)超導態(tài)與競爭電子態(tài)之間總是存在著錯綜復雜的競爭現(xiàn)象，并且它們還可以相互交織，進一步形成新奇的超導態(tài)。探索超導態(tài)與競爭電子態(tài)之間復雜的衍生現(xiàn)象及其物理機制，是當前超導研究領(lǐng)域的關(guān)鍵問題之一。

在前期研究中，中國科大研究團隊發(fā)現(xiàn)，在壓力下，籠目超導體中超導態(tài)與電荷密度波態(tài)存在反常的競爭行為，表明可能存在尚未被發(fā)現(xiàn)的競爭電子序。此次工作中，吳濤等人開展了壓力下籠目超導體銫釩銻的核磁共振研究，結(jié)果表明：當靜水壓高于約合0.6萬個大氣壓時，體系的超導電性被劇烈地壓制，與此同時衍生出一種新的電荷密度波態(tài)，類似于此前在高溫銅氧化物超導體中發(fā)現(xiàn)的一種競爭電子序——電荷條紋序。當進一步增加壓力至約合2萬個大氣壓以上時，新的電荷密度波態(tài)被完全壓制，超導轉(zhuǎn)變溫度也同時提升至最高值。這些結(jié)果表明，新的電荷有序態(tài)與超導態(tài)存在強烈的競爭，是一種新的競爭電子序。此外，研究團隊還觀察到籠目超導體中電子關(guān)聯(lián)效應導致的電荷漲落現(xiàn)象以及壓力下可能的非常規(guī)超導電性。

籠目超導體是一種新型超導材料，由于其特殊的幾何結(jié)構(gòu)以及非局域的電子關(guān)聯(lián)作用，已展現(xiàn)出諸多奇異的物理性質(zhì)，被認為是一種具有重要科學研究價值的新型量子材料。本次實驗揭示了籠目超導體中新奇的電子關(guān)聯(lián)效應以及豐富的衍生現(xiàn)象，為理解超導態(tài)與競爭電子態(tài)之間復雜的相互作用機制提供了新契機，也為在籠目超導體中探索新奇超導態(tài)提供了新方向。另外，吳濤指出：“從電子-電子之間關(guān)聯(lián)相互作用的角度來看，雖然籠目超導體具有較弱的關(guān)聯(lián)相互作用，但卻觀察到類似高溫超導體的競爭電子序，這表明籠目超導體中可能具有一種新的電子-電子關(guān)聯(lián)效應，但具體的物理機制還有待進一步探究。”

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