魔转角双层石墨烯的“魔幻”物性

正在目前已知的二维体系中,石墨烯是最稳定、制备技术最成熟可控的材料;同时,其物理性质也得到了最广泛最深入的研究.过去的研究中,一般认为基于单电子图像(不需要考虑电子-电子相互作用)就可以非常好地理解石墨烯的性质.然而,Nature在2018年3月5日同期刊出两篇文章,报道石墨烯具有丰富的强关联量子物态~([1,2]).这些工     

用超冷原子实验求解理论物理的强关联Hubbard问题

量子物质的许多行为常常令理论物理学家头痛. 例如高温超导体, 其中的机理至今仍未被真正理解. 某些磁性金属(如锰-硅合金)的电阻随温度的升高按照T1.5的规律变化, 而不像一般金属那样遵从T2规律. 还有一种情况, 当中子被紧紧压挤在一起时, 其中的夸克会失去它们的全同性, 形成单一均质的流体——夸克-胶子等离子体. 宇宙学家认为, 这种等离子体最早形成于大爆炸之后的几微秒, 最近在美国Brookhaven的相对论重离子对撞机(RHIC)中. 也观察到了这种单一均质的等离子体. 上述这些量子物质有一个共同点: 即在组成这些物质的粒子之间有着很强的关联性. 对于弱关联的材料, 相对来说容易理解. 我们可以从无相互作用粒子出发(如理想气体), 渐进引入相互作用, 而后外推得到材料中粒子总体的运动行为. 然而对于强关联材料, 例如高温超导体, 不可能从“理想电子气”或“晶格振动之独立正则模式”的思路加以解释.     

高温铜氧化物超导体中费米弧和费米口袋共存

高温超导体母体欠掺杂区费米面的拓扑形状是理解高温超导体奇异物性的最基本问题,也是20多年来在理论和实验两方面一直争议不断悬而未决的重要问题.中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室(筹)周兴江研究     

铜氧化物高温超导体中多体效应研究的新进展

自从1986年高临界超导温度铜氧化合物超导体被发现20多年以来,超导研究取得了许多进展,但高温超导机理仍不清楚.研究表明,铜氧化合物高温超导体的超导电性和奇异的正常态物理性质,难以用传统的超导理论(BCS     

77K下Bi_2Sr_2CaCu_2O_8单晶Bi-O面的高分辨的STM图象

扫描隧道显微镜(STM)是一种新型的、不断发展着的表面分析仪器,能够提供材料表面的原子结构和电子性质等重要信息.用 STM 研究高温超导体已受到广泛的关注;其中研究得最多的是 Bi_2Sr_2CaCu_2O_8(简记 Bi-2212)单晶.因为通过解理 Bi一2212单晶能得到光洁的、在空气中和在真空下都很稳定的 Bi-O 面,便于 STM 研究.此外,现在已经一致认识到铜氧化物高温超导体的超导电性主要来源于 Cu-O 层.不过,以 Bi-2212为例,Bi-O 层也起着向 Cu-O 层提供空穴型载流子,将部分 Cu~(2+)离子变成 Cu~(+3)离子,使 Bi-2212变成导体或超导体的作用.因此,深入研究 Bi-O 层的结构和电子性质,对理解 Bi-2212的超导电性的来源是很有意义的.     

CrAs超导体的研究和展望

重费米子超导体、铜基高温超导体和铁基高温超导体等新超导体的发现及非常规超导电性的研究一直推动着凝聚态物理学的发展.这类超导体的一个最基本特征是当长程反铁磁序被压制时会出现超导现象,而要破坏长程磁有序,除了掺杂不同元素以引入电荷载流子或者化学压力外,加压也是一种有效的调控手段.本工作在综述第一个Cr基化合物超导体CrAs的结构和基本物理性质基础上,重点介绍了通过加压CrAs的双螺旋磁性被压制,出现超导电性的衍化过程.此外也综述了CrAs的结构、磁性和超导电性等方面的后续研究工作以及其他相关新型超导体.在CrAs体系中,超导临近于双螺旋反铁磁序及出现的量子临界行为等多种实验证据表明CrAs具有非常规超导电性.CrAs超导电性的发现为探索新的非常规超导体打开了一条新路.     

铁基超导体中自旋向列相的中子散射研究取得重要进展

<正>最近,中国科学院物理研究所超导国家重点实验室的戴鹏程研究团队采用非弹性中子散射的实验方法研究了单轴压力退孪晶的BaFe2-xNixAs2样品中的自旋激发在Q=(1,0,1)和(0,1,1)处的分布随温度和Ni掺杂量的演化,在国际上首先从自旋/磁涨落上观察到了这种电子向列相的存在,并研究了自旋向列涨落在相图中存在的范围.发现自旋向列关联(定义为I(1,0,1)I(0,1,1),I表示强度)与电阻各向异性具有相似的起始温度,两者在相图中存在的范围也非常相似,并均在最佳掺杂点附近消失(图1),表明两者有直接的关联.该研究首次从自旋角度证实了电子向列相的存在,并为其微观物理起源解释提供了重要实验依据,对理解高温超导体中向列相乃至赝能隙的形成有重要参考意义.该项研究工作于2014年7月在Science杂志上发表.     

高温氧化物超导体YBa_2Cu_3O_(7-δ)中铜核的四极共振(NQR)研究

本文报道对高温超导体YBa_2Cu_3O_(7-δ)中~(63)Cu的核四极共振研究。在高温超导体YBa_2Cu_3O_(7-δ)中,铜氧起着十分重要的作用。由于NQR能提供每一个铜位周围电子构态方面的微观信息,因此,该方法已成为揭示高温超导电性的有力工具。     

YBa_2Cu_3O_(7-x)薄膜的临界电流密度J_c(T,H)

高温超导体薄膜无论在基础研究方面还是在高温超导体的应用方面都有十分重要的意义。临界电流密度是应用的关键参数,而且影响临界电流密度的磁通钉扎机制还不清楚,因此制备高质量的薄膜,研究其临界电流密度特点,对超导薄膜的应用和对磁通钉扎机制的理解是     

多元FeSe基超导材料的结构与物性

对FeSe基多元超导化合物的制备、晶体结构、相分离和超导性质等进行了详细的介绍.首先,利用碱金属插层的方法,制备出了三元K_xFe_(2–y)Se_2超导体,其超导转变温度为31 K,是当时FeSe基超导体的新纪录.同时,利用高温自助溶剂方法,制备出了K_xFe_(2–y)Se_2的晶体样品,并对其晶体结构、相分离和电子结构进行了细致的研究,从其特殊的费米面构型,可以看出K_xFe_(2–y)Se_2是区别于FeAs基超导体的新型高温超导体系.其次,通过低温液相法的制备手段,获得了多种碱金属插层FeSe的高温超导体,超导转变温度为30~46 K,大幅提高了FeSe基超导体的转变温度记录.在低温和中温区制备的FeSe基超导体中,存在极少量的Fe空位,可以精确标定超导相成分和电子结构,为研究FeSe基超导体甚至Fe基高温超导体的微观机理提供重要的实验证据.     

是否存在关联电子体系的统一理论

对称性自发破缺和费米液体理论作为凝聚态物理的两大基石是我们理解凝聚态物质的结构、物性、相变的出发点.在强关联电子系统中,电子关联效应有可能导致超越对称性自发破缺的新的有序形式和与之相应的新的元激发形式.这些新的有序形式往往与量子力学特有的非局域性相关,并伴随着低能规范自由度的涌现.为此,有必要扩展传统的朗道理论范式,使我们对物质结构的认识提升到量子波函数的层次.     

高温超导体的磁共振模式

据美国Science,2002,295:1045报道,来自德国、法国和俄罗斯的科学家利用中子散射技术,在高温超导体的一个成员单铜氧层Tl2Ba2CuO6+δ中观察到了所谓的磁共振模式,进一步证实了这种模式在高温超导体中存在的一般性.该发现有助于对铜氧化物超导体机制的研究.     

铁基122体系超导体的微结构与物性研究

铁基超导体的发现再次掀起了高温超导的研究热潮,由于铁基高温超导体具有丰富的结构和物理性质,近十年来一直是科学界的重要研究领域之一.目前在多个典型的铁基超导体系中已经证实,存在着结构相变和多重有序态之间的关联与竞争.微结构研究和原位电子显微镜分析表明,典型122超导体系AFe_2As_2(A=Ca,Sr,Ba,Eu等)在低温区发生四方相到正交相结构相变,产生丰富的孪晶和微结构现象.在CaFe_2As_2中存在织呢(tweed)结构,并在Ca原子层引起准周期结构调制,平均周期为40 nm.在K_yFe_(2-x)Se_2超导体系中,存在丰富的相分离现象,在a-b面内出现了复杂的畴结构.此外,A位元素的替代对AFe_2As_2体系母相材料的结构特性和低温结构相变有重要影响,从而引起超导电性改变.     

分子束外延硒化铁薄膜的超导电性

铁基超导体是继铜氧化合物高温超导体之后于2008年被发现的一类新型高温超导材料.在所有铁基超导体中,β-Fe Se因具有最简单的化学组分和结构而被认为是探索超导机制的理想体系.借助于半导体工业中成熟的分子束外延生长技术,研究者实现了对Fe Se超导薄膜生长、形貌和组分在原子水平上的精确控制,并在此基础上深入研究了其超导性质.最近研究者又把Fe Se薄膜的分子束外延生长拓展到Sr Ti O3(001)衬底,发现单层Fe Se/Sr Ti O3体系的超导转变温度有超过77 K的迹象.这些研究成果为解决高温超导体的配对机制以及进一步提高超导转变温度提供了全新的途径和思路,引起高温超导和材料科学等领域的广泛关注.     

BiSrCaCuO高温超导体中正电子湮没多普勒展宽谱的温度关系

继LaBaCuO和YBacCuO之后,不含稀土的、临界温度高于100K的BiSrCaCuO高温超导体的发现,进一步刺激人们研究高温超导机制的热情和寻求具有更高转变温度新体系的努力。正电子湮没是研究固体电子结构、缺陷和相变的有力工具,已成为研究新型氧化物超导体的最灵敏的实验方法之一。它能提供有关样品电子结构、氧空位的分布和迁移以及     

无铜超导性

在4月,贝尔实验室宣布了一种具有惊人特征的高温超导体的制作:该超导体不含铜。自从两年半前发现氧化铜材料在高达30K的记录下有超导性以来,发现的任何高温超导体都含有一套铜一氧层,而且研究人员想知道铜是否是必须的。由罗伯持·凯文和伯特伦·巴特洛哥领导的贝尔实验室的一个研究组已经证明铜不是必须的。这种新材料是钡、钾、铋和氧以Ba_0.6、K_O.4、BiO_3     

铁基超导 中国主导

<正>在经历连续3年的空缺之后,2014年1月10日,来自中国科学院物理所和中国科技大学的研究团队,以"40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究"问鼎国家自然科学一等奖。我国超导科技取得的辉煌成就和影响远远超出了学术、科研和工业制造领域。而铁基超导作为2008年才开始起步的研究项目,以新锐姿态成为超导领域最受重视的板块,吸引了世界上诸多优秀科学家的目光。为什么铁基超导如此特别?针对它的研究对我们有什么影响呢?     

利用定域分子轨道计算大分子性质的探讨

现代化学键理论中的两大分支,即分子轨道理论与价键理论,随着电子计算机技术的进步和量子化学计算方法的改进,自六十年代末期以来都有很大发展。然而从化学的传统观点出发,人们一直期望建立一种更完善的化学键理论,不但它的计算结果与实验数据相符合而且还具有物理图象上的直观性。分子轨道理论程序化的计算方法和价键理论明确的电子配对概念正好是互补的,但目前还不能简单的将两者融合成为统一的理论。两者的基本差别在于分子轨道的离域性与电子配对的定域性。由研究分子轨道的定域化而发展起来的定域分子轨道理论构成了两者之间的桥梁,对深入理解化学键的本质起着重要的作用。     

金属中传导电子有效质量的正电子湮没2γ辐射能谱法测定

传导电子的运动状态决定金属的热学和电学特征.由于传导电子和原子实之间存在强关联,因而确定运动状态的质量不是电子的惯性质量m_e而是它的有效质量m~*,而且m~*是一个二阶张量.m~*通常用dHvA(de Has-van Alphen)效应测量,需要低温(～0.5K)和强磁场(～10T)等复杂技术.我们采用正电子(e~+)湮没2y辐射能谱法测定了高纯Pd中传导电子的     

人工结构赝磁场的研究进展

作为人工规范场,赝磁场可像真实磁场一样调控电子动力学,受到了广泛的关注.对于不与磁场响应或者与磁场弱响应的经典波系统,赝磁场提供了一种调控波场的新机制,带来了许多与真实磁场可类比的物理性质,如朗道能级、类量子霍尔效应等.特别地,声学、光学等人工结构材料具有结构可调、易于制备和表征等优良特性,为赝磁场的研究提供了优秀的平台.本文将介绍人工结构赝磁场的研究进展,重点关注赝磁场的构建以及相关的物理性质.