在科技部973計劃等的支持下,中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室(籌)陳仙輝小組與吳自玉小組合作,在鐵基超導體研究方面取得重要進展,發現了鐵基超導體中的大同位素效應。研究成果發表在5月7日出版的《自然》雜誌。
最近,在鐵基磷族化合物中發現的超導電性由於其超導臨界溫度突破了傳統BCS理論預言的麥克米蘭極限(39K),掀起了又一次的高溫超導研究熱潮。理論研究表明該體系的電-聲子相互作用並不能解釋如此高的超導臨界溫度,但實驗顯示鐵基超導體的超導電性與磁性對晶體結構非常敏感,表明該體系可能存在非傳統的電-聲子相互作用。
該課題組通過氧和鐵同位素交換,研究鐵基超導體釤氧氟鐵砷化合物和鋇鉀鐵砷化合物中超導臨界溫度(Tc)和自旋密度波轉變溫度(TSDW)的變化,發現Tc的氧同位素效應非常小,但是鐵同位素效應非常大,且該體系鐵同位素交換對Tc和TSDW具有相同的效應。這表明在該體系中,電-聲子相互作用對超導機制有一定作用,但並非簡單的電-聲子相互作用機理,可能還存在自旋與聲子的耦合。該發現為普適的高溫超導機理研究開闢了新的思路。
自鐵基高溫超導體體系發現以來,我國科學家在鐵基高溫超導取得了系列突破,居國際前沿,僅陳仙輝教授課題組就已發表《自然》文章3篇,《物理評論快報》文章9篇。