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准一维铬基化合物中超导电性的发现

编辑:phyqianyg 时间:2015年04月09日 访问次数:2651

自从超导电性现象被发现百余年来,新型超导体的探索一直走在超导研究的前沿。1980年代,高温超导电性在具有准二维强关联电子系统的铜氧化物系列中被发现,从而产生了探索超导体的一个研究范式,即:准二维强关联系统可能孕育非常规超导电性。的确,在此后的研究中,人们陆续在包含d区元素的层状材料中发现了非常规超导电性,这包括近年来被广泛研究的铁基高温超导体。可是,对于准一维体系,由于存在所谓Peierls不稳定性,一般不易出现超导电性。而在准一维的强关联电子体系中实现超导电性则是科学家的长期追求目标。
最近,浙江大学物理系曹光旱教授研究组在一种碱金属铬基砷化物(K2Cr3As3)中发现了6.1 K超导电性。该化合物的晶体结构包含准一维 [(Cr3As3)2-]¥双壁亚纳米管 (外径约 0.58 纳米),此亚纳米管被钾离子所隔开。实验给出的零电阻效应、排磁通现象以及比热跳变等证据清晰证明大块超导电性的存在。研究还发现该材料具有强的电子关联作用(因其电子比热系数相对一般的Cr基化合物较大)。而且,其正常态电阻率在很宽的温区(7–300 K)内呈现线性温度依赖关系,提示可能的Luttinger液体状态。实验估计的上临界磁场超过Pauli顺磁极限的3倍,暗示其为非常规超导电性。该发现预期将拓展准一维物理以及非常规超导电性的研究。
此项成果已在线发表于国际著名期刊Physical Review X 上(PRX 5, 011013 (2015); http: //journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.5.011013论文的第一作者为博士生鲍金科同学。论文的第二作者化学系刘继永博士,他对材料的晶体结构测定有重要贡献。该研究工作得到了国家自然科学基金、科技部973项目以及教育部中央高校基本科研业务费的支持。