精密觀測聲子取得成功，向解明高溫超導(dǎo)機(jī)理邁進(jìn)一步

　　日本理化學(xué)研究所與大阪大學(xué)的一個合作研究組2016年1月29日宣布，成功對不表現(xiàn)超導(dǎo)性質(zhì)的鐵基超導(dǎo)體母體化合物——聲子進(jìn)行了精密測定。研究小組成功觀測到磁有序狀態(tài)下聲子的各向異性振動，獲得了超導(dǎo)與聲子、磁性相關(guān)的信息。

　　域取向的控制(圖片來自理化學(xué)研究所) (點(diǎn)擊放大)

　　磁有序狀態(tài)下聲子峰的分裂(圖片來自理化學(xué)研究所) (點(diǎn)擊放大)

　　在超導(dǎo)狀態(tài)，通常分散運(yùn)動的電子會兩個兩個成對運(yùn)動，這一機(jī)理是介由聲子實(shí)現(xiàn)的。但對于使用銅氧化物、鐵基超導(dǎo)體等的高溫超導(dǎo)，還有很多地方無法通過聲子解釋，有觀點(diǎn)認(rèn)為，其中可能存在介由磁性實(shí)現(xiàn)的超導(dǎo)現(xiàn)象。

　　而且，理論計(jì)算與實(shí)際觀測到的聲子并不一致，例如，根據(jù)理論計(jì)算，聲子在磁有序(磁矩有序的排列)狀態(tài)下表現(xiàn)為各向異性(各個方向的性質(zhì)不同)振動，但迄今為止并沒有檢測到這樣的振動。

　　在此次研究中，研究組首先嘗試觀測了不表現(xiàn)超導(dǎo)性質(zhì)、處于磁有序狀態(tài)的鐵基超導(dǎo)體母體化合物“SrFe2As2”。多數(shù)鐵基超導(dǎo)體是兩種不同域取向在晶體中共存，觀測到的是二者的平均結(jié)構(gòu)。為了解決這個問題，研究組采用了在使化合物冷卻到磁轉(zhuǎn)變溫度時始終保持在垂直方向(上下方向)施加壓力的方法，制備出了域取向單一的單晶試料。

　　研究組利用大型輻射設(shè)施“SPring-8”的高分辨率非彈性X射線散射光譜儀，檢測了該試料的聲子能量的分裂。結(jié)果顯示，在施加壓力的方向(磁矩統(tǒng)一的方向)及其垂直方向(磁矩交錯排列的方向)之間，聲子能量和擴(kuò)散強(qiáng)度出現(xiàn)差異，成功觀測到了各向異性振動。

　　而且，通過與理論計(jì)算進(jìn)行比較，研究組還發(fā)現(xiàn)，分裂的大小小于理論值。鐵基超導(dǎo)體的磁矩大小也存在實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算不一致的情況，有觀點(diǎn)認(rèn)為是磁漲落的效果。估計(jì)這次發(fā)現(xiàn)的不一致也是因?yàn)槭艿酱艥q落的影響，各向異性振動只有理論值的約3分之1，可以忽略。

　　此次的成果對研究超導(dǎo)必不可少的要素——聲子與磁性的相互關(guān)系提出了重要的問題。而且，這次的試驗(yàn)對象雖然是不表現(xiàn)超導(dǎo)性質(zhì)的母體化合物，但據(jù)研究人員介紹，通過向超導(dǎo)試料拓展，有可能會發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)與聲子、磁性的關(guān)系。