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中国科学院物理研究所 SC9组供稿 第43期 2015年10月08日
北京凝聚态物理国家实验室
铁磁自旋涨落背景下的非常规超导态
  直到上世纪七十年代中叶,所有的超导都是由晶格振动引起的,超导能隙具有s波对称性。这些超导体被称为常规超导体。之后,人们陆续在重费米子及铜氧化物超导体中发现,超导能隙函数(d波)的对称性低于晶格的对称性。这一类超导体通常被称为非常规超导体。人们认为,反铁磁自旋涨落导致了这一类材料的非常规超导态。
  磁性的另一形态是铁磁有序。有数据表明,UGe2等物质在铁磁有序态里发生非常规超导。但是,迄今为止还没有发现任何物质在铁磁自旋涨落的背景下实现非常规超导。
  最近,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)的郑国庆研究组(SC9组)发现,Cr基超导体Rb2Cr3As3(超导转变温度Tc = 4.8K)在铁磁自旋涨落的背景下超导,其超导能隙函数里有点状的节点(point node)。
  该组的杨杰副研究员等与浙江大学曹光旱教授等合作,利用核磁共振(NMR)和核四极共振(NQR)技术,研究了新型Cr基超导体Rb2Cr3As3的微观性质(图1)。通过自旋晶格弛豫率(1/T1)和奈特位移的测量,发现该材料中存在较强的铁磁自旋涨落(图2)。在超导态之下, 1/T1随温度下降表现出温度5次方(T5)的变化行为,表明Rb2Cr3As3的超导态是非常规的,其能隙函数里存在点状节点(图3)。
  超导现象有个姐妹版,叫做超流。超流He3是在铁磁自旋涨落背景下实现的,其A相的能隙函数里同样存在点状节点。众所周知,对超流He3的研究工作曾经两次获得诺贝尔物理奖。本项工作预示,Rb2Cr3As3很可能是首个超流He3在固体中的翻版。因此,对该材料的物性进行更深入的探索,将为非常规超导研究乃至最近呈展的新领域(拓扑超导)开拓一个新的视角。
  该研究结果发表在Phys. Rev. Lett. 115, 147002 (2015)。
  本研究得到了中科院B类先导项目、科技部973 、国家自然科学基金委的支持。
图1 (a)75As-NQR核四极共振谱。(b)Rb2Cr3As3晶体结构。(c)四极共振频率随温度的变化。
图2:自旋晶格弛豫率1/T1T(左)和奈特位移K(右)都随温度下降而增大。
图3自旋晶格弛豫率1/T1随温度的依赖关系。Tc以下没有相干峰,低温呈T5温度变化。
下载附件>> PhysRevLett.115_Rb2Cr3As3_NMR.pdf
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