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物理所“111”型铁基超导体高压相变研讨获得系列发展

发布时间:2021-06-25 22:31:34 来源:华体会怎么下载 来源:华体会怎么下载app

  2008年,日本Hosono研讨组发现了Tc=26K的LaFeAs(O,F)超导体,然后掀起了新一轮全球超导研讨的热潮。我国科学家研讨集体在铁基超导研讨中做出重要奉献,中科院物理研讨所/北京凝聚态物理国家试验室(筹)的铁基超导研讨特别引人瞩目。

  物理所极点条件试验室靳常青研讨组长时间从事高压新材料和物理研讨,他们在2008年铁基超导研讨热潮中发现了“111”型LiFeAs超导体【Solid State Communications148, 538 (2008)】,成为继“1111”系统和 “122”系统又一个铁砷超导系统。他们的作业得到世界同行认可,铁基超导的发现者Hosono教授在总述文章介绍“111”系统时引用了他们的作业【J. Phys. Soc. Jpn.78, 62001 (2009)】,美国《今天物理》【Physics Today, 62, 36 (2009)】介绍铁基超导的专栏文章在谈到“111”系统时也介绍了他们的奉献。

  与“1111”及“122”比较,“111”系统的组分和结构相对简略,对该系统的物相和结构研讨有助于对铁基超导机理的知道和新材料规划。继发现LiFeAs超导,靳常青研讨组相继发现了“111”型LiFeP超导体【Europhys. Lett.87, 37004 (2009)】,在“111”NaFeAs中加压得到了31K的“111”系统最高的超导改变【Europhys. Lett.88, 47008 (2009)】。在“111”NaFeAs中观察到超导改变随压力先上升再下降的现象,而对同结构的LiFeAs,加压导致Tc单调下降【Phys. Rev. B80, 14506 (2009)】。

  为了在结构上知道压力对“111” NaFeAs的效果特征,他们展开了压力调控的晶体结构的演化研讨,先后在美国Brookhaven和Argonne试验室的同步辐射光源高压站进行了数轮在位衍射试验。经过系统的试验研讨,对收集的试验数据进行结构精修,刘清青等人得到了“111” NaFeAs的晶体结构随压力的演化规则。研讨发现,跟着压力上升,“111” NaFeAs呈现压力诱导的等结构相变,从一个常压四方相过渡到“坍缩”高压四方相。早在2008年铁基超导热中,靳常青研讨组和王楠林研讨组协作,在“1111”系统NdFeAs(O,F)中也发现了压力诱导的四方相的等结构相变【J. Amer. Chem. Soc.130, 13828 (2008)】。该作业成为在铁基超导体中最早发现的压力诱导的等结构相变,研讨作业作为年度亮点,当选美国Brookhaven试验室同步辐射光源(NSLS) 2009年的年度发展陈述。

  尔后,其他研讨组相继在“1111”系统其它组分化合物及“122”系统发现了相似的压力诱导的等结构相变。而他们新近在“111” NaFeAs发现的等结构相变标明,这应该为铁基超导系统的共有的压力诱导的晶体演化规则。他们进一步经过对衍射谱的结构精修,得到了“111” NaFeAs特征晶体结构参量As~Fe~As键角和 As到Fe面间隔随压力的演化规则,发现这些结构参量的骤变和压力诱导的等结构相变及超导改变温度的改变密切相关。最高超导改变温度对应常压和高压四方相的改变点以及最佳As~Fe~As键角和As到Fe面间隔,这为寻求“111” NaFeAs压力调控的超导物性演化的结构来源供给了重要试验依据,也为从结构规划上探寻新的铁基超导供给了重要信息。以上成果宣布在近期美国化学学会会志上【Q.Q. Liu et al.,J. Am. Chem. Soc.133, 7892 (2011)】。

  图1:”111”NaFeAs的衍射谱随压力的演化:随压力上升结构从常压四方相向高压坍缩四方相(~3GPa)和超高压相(20GPa)转化。

  图2:”111” NaFeAs的晶胞体积随压力演化,图中实线为依据Birch二级状态方程的拟合成果,常压四方相和高压坍缩四方相具有不同的体弹模量 。

  图3:“111” NaFeAs的超导改变温度和结构随压力的演化。超导改变温度极大值发生在常压四方相至高压四方相的改变处,对应FeAs配位的抱负构型。



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