日本全球首次在铁磷基超导体中发现高能反铁磁性磁波动

新技术 2018年11月21日
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日本综合科学研究机构、日本原子能研究开发机构与日本大强度质子加速器中心(J-PARC)组成的研发小组,通过在J-PARC、美国橡树岭国家实验室以及法国劳厄-朗之万研究所实施的中子非弹性散射实验,全球首次在铁磷基超导体(LaFePO0.9)中发现了高能反铁磁性磁波动。

如果不能准确调节氧元素的比例,铁磷基超导体(LaFePO)就无法形成超导状态,即使显示出超导状态,转变温度(TC)也只有5K左右。研究人员曾期待TC为5K的铁磷基超导体(LaFePO)在2.5meV左右的能量区域存在反铁磁性磁波动。不过,在美国和英国的研究团队先行开展的研究中,该区域并未发现反铁磁性磁波动,因此之前一直认为铁磷基超导体(LaFePO)不存在反铁磁性磁波动。

此次,研发小组通过优化氧元素的比例,大量合成了高品质的铁磷基超导体(LaFePO)。通过将观测区域扩大到此前忽略的高能区域,全球首次在比预期高出约15倍的40meV左右的能量区发现了反铁磁性磁波动。

此次发现的高能反铁磁性磁波动颠覆了以往的常识,存在高能反铁磁性磁波动的超导体不一定显示出很高的超导转变温度。这个结果有助于进一步了解铁基超导体的核心超导机制——反铁磁性磁波动的作用。

相关研究成果11月5日在线发布于英国的科学杂志《科学报告》(Scientific Reports)。

超导体的磁化率测量结果。可以看出,负信号越大,超导体积分数越高。(b):30K温度下的中子非弹性散射强度。在30meV至50meV区域,波数为2.5Å-1时,反铁磁性磁波动达到峰值

图(a):超导体的磁化率测量结果。可以看出,负信号越大,超导体积分数越高。(b):30K温度下的中子非弹性散射强度。在30meV至50meV区域,波数为2.5Å-1时,反铁磁性磁波动达到峰值(图中箭头方向)。

文 客观日本编辑部

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