中子散射技术确定铁硒超导体磁基态

(记者黄鑫)复旦大学物理系赵军课题组利用中子散射技术首次在铁硒超导体中观察到自旋为1的新型向列相量子无序顺磁性态。这种磁基态的发现为理解FeSe型高温超导体的机制提供了一个新的视角。相关的研究结果发表在7月19日的《自然通讯》上。

超导是指一种材料的电阻在一定温度下完全消失的现象。高温超导性经常发生在长程反铁磁秩序附近，因此磁性被认为与高温超导性的产生密切相关。然而，与氧化铜和铁砷超导体不同，铁硒超导体的母体铁硒不具有静态反铁磁序。研究FeSe奇异超导性质的关键是了解其磁基态。

赵军的研究小组使用非弹性中子散射技术测量覆盖整个布里渊区的FeSe大单晶中的自旋激发。发现FeSe在很宽的能量范围内同时具有奈尔反铁磁和条纹反铁磁涨落。由于FeSe只含有一个磁性铁原子，所以一个原子产生两个强磁激发是非常罕见的物理现象，这表明系统具有很强的磁相互作用后退。因此，表明FeSe的磁基态是氧化铜和铁砷材料之间的一种新型向列相量子无序顺磁性。这种基态的发现揭示了氧化铜超导体和铁基超导体之间的潜在联系。

通过分析不同FeSe族材料的磁涨落、向列相转变和超导性之间的关系，提出了FeSe在电子掺杂和单层薄膜下超导性的快速增强可能与尼尔自旋涨落的增强有关，为理解其超导机制提供了一个新的角度。

中国科学新闻(2016-07-21，第一版集锦)