精密觀(guān)測聲子取得成功，向解明高溫超導機理邁進(jìn)一步

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

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

　　在超導狀態(tài)，通常分散運動(dòng)的電子會(huì )兩個(gè)兩個(gè)成對運動(dòng)，這一機理是介由聲子實(shí)現的。但對于使用銅氧化物、鐵基超導體等的高溫超導，還有很多地方無(wú)法通過(guò)聲子解釋?zhuān)杏^(guān)點(diǎn)認為，其中可能存在介由磁性實(shí)現的超導現象。

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

　　在此次研究中，研究組首先嘗試觀(guān)測了不表現超導性質(zhì)、處于磁有序狀態(tài)的鐵基超導體母體化合物“SrFe2As2”。多數鐵基超導體是兩種不同域取向在晶體中共存，觀(guān)測到的是二者的平均結構。為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究組采用了在使化合物冷卻到磁轉變溫度時(shí)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施“SPring-8”的高分辨率非彈性X射線(xiàn)散射光譜儀，檢測了該試料的聲子能量的分裂。結果顯示，在施加壓力的方向(磁矩統一的方向)及其垂直方向(磁矩交錯排列的方向)之間，聲子能量和擴散強度出現差異，成功觀(guān)測到了各向異性振動(dòng)。

　　而且，通過(guò)與理論計算進(jìn)行比較，研究組還發(fā)現，分裂的大小小于理論值。鐵基超導體的磁矩大小也存在實(shí)驗與理論計算不一致的情況，有觀(guān)點(diǎn)認為是磁漲落的效果。估計這次發(fā)現的不一致也是因為受到磁漲落的影響，各向異性振動(dòng)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(wèn)題。而且，這次的試驗對象雖然是不表現超導性質(zhì)的母體化合物，但據研究人員介紹，通過(guò)向超導試料拓展，有可能會(huì )發(fā)現超導與聲子、磁性的關(guān)系。