Nature Physics文獻導讀 —美國阿貢國家實驗室發現高溫超導體

近年來，超導體的研究取得了很大的進展，然而大多數的超導體材料必須在極低溫才能表現出超導性，科學家們的目標就是提高超導現象的溫度，以便發現可以實際應用的超導材料。

近期，美國阿貢國家實驗室的研究人員發現鐵基超導材料——砷化鐵，可以將超導溫度提高到138開爾文，距離超導材料的應用又近了一步。

研究人員表明材料中的磁性產生是由于沒有被原子核束縛的，可移動的自由電子，

這些磁性自旋遍及整個試樣。通過觀察穆斯堡爾譜發現，在砷化鐵中，只有一般的原子表現出了鐵磁性，兩個電子的自旋波可能會相互抵消，是一些原子中無磁性。

研究人員還是用阿貢國家實驗室的先進光子源（APS）進行了高分辨X射線衍射，通過橡樹嶺國家實驗室的散裂中子源進行了中子衍射，來確定化學和磁性結構并繪制電子相位圖。

該研究成果將會有助于磁性能量存儲系統，電動汽車的快速充電電池，高效率電網等的發展。當然，高溫超導材料的應用，主要還是減少國家電網在電力運輸過程中的電量損耗。

圖文導讀

溫度取決于Sr0.63Na0.37Fe2As2 衍射數據

圖1（a）四方晶系（112）峰的顏色分布 （b）四方晶系的（220）峰隨溫度的變化關系 （c）波長不變時（λ=2.3626 ?）的中子衍射圖譜，分別是( 1/2 1/2 3) 和(1/2 1/2 1)的磁性峰的強度 （e）綠線是磁性模型的計劃強度，紅色虛線是非磁性模型的計劃強度，中子衍射的誤差由原始數據的泊松統計決定

圖2 Single-Q 和Double-Q 模型（a）Single-Q 模型：自旋軌道Q1 = (π,0)或者 Q2 = (0,π) （b）Double-Q 模型：自旋軌道是Q1和Q2的疊加

圖3：穆斯堡爾譜數據 （a）—（d）穆斯堡爾譜分別在30, 65, 85 和125 K時的數據，不同鐵原子點的貢獻被分別表示出來。（e）有效的磁性領域的每一個磁性點是有穆斯堡爾譜決定的溫度的函數

感謝材料人編輯部丁菲菲提供素材

參考原文鏈接：Double-Q spin-density wave in iron arsenide superconductors