自2008年發(fā)現(xiàn)LaFeAsO1-xFx 的超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到26 K之后,科學(xué)界掀起了研究鐵基超導(dǎo)材料及性質(zhì)的熱潮。目前研究人員已經(jīng)將鐵基超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度提高到了56K。關(guān)于鐵基超導(dǎo)體學(xué)術(shù)界存在諸多方面的爭論,如其基態(tài)電子結(jié)構(gòu)是強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子態(tài)還是弱關(guān)聯(lián),是絕緣體性還是巡游金屬性?鐵磁和超導(dǎo)是否共存?自旋密度波和超導(dǎo)的關(guān)系,超導(dǎo)的出現(xiàn)是否必然和自旋密度波的抑制相聯(lián)系等等。
強(qiáng)磁場為鐵基超導(dǎo)材料的研究提供了強(qiáng)有力的條件,鐵基超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn)后不久,一些研究組利用美國國家強(qiáng)磁場實驗室的研究條件對一些典型的鐵基超導(dǎo)材料在強(qiáng)磁場下的行為進(jìn)行了深入的研究,并取得了一系列成果。到目前為止,對于鐵基超導(dǎo)體在強(qiáng)磁場下的性質(zhì)尚未取得共識,還不清楚該體系是各向同性還是各向異性,關(guān)于其在強(qiáng)磁場下的R-T展寬的數(shù)值和機(jī)理也不清楚,對于強(qiáng)磁場下的磁通動力學(xué)行為還缺乏準(zhǔn)確的實驗依據(jù)。鐵基高溫超導(dǎo)材料的研究存在巨大的空間。強(qiáng)磁場技術(shù)將會在新一輪的鐵基高溫超導(dǎo)研究熱潮中將發(fā)揮越來越重要的作用。
中心該研究領(lǐng)域主要負(fù)責(zé)人張昌錦研究員在鐵基高溫超導(dǎo)材料研究領(lǐng)域具有豐富的經(jīng)驗。1998年畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系,2003年在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲博士學(xué)位。2003年9月赴韓國首爾國立大學(xué)進(jìn)行博士后學(xué)習(xí),2006年4月加入日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所進(jìn)行科學(xué)研究。2009年4月加盟中科院強(qiáng)磁場科學(xué)中心,同時獲中國科學(xué)院“百人計劃”項目支持。在攻讀博士學(xué)位和在國外進(jìn)行博士后學(xué)習(xí)期間,對銅氧化物高溫超導(dǎo)體的電磁性質(zhì)進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。在鐵基高溫超導(dǎo)材料被發(fā)現(xiàn)后不久,即迅速投入這方面的研究工作。與東京工業(yè)大學(xué)的Hosono教授組合作,制備了一系列的鐵基超導(dǎo)材料,并用同步輻射EXAFS方法對該體系的局域晶格結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)在該體系中存在與銅氧化物類似的贗能隙,并證實了在該體系中存在較強(qiáng)的電聲子作用。
2009年5月8日,中心舉辦學(xué)術(shù)討論會,籌劃鐵基超導(dǎo)材料的研究方向,計劃制備若干系列的高質(zhì)量的多晶體和單晶體材料,對其強(qiáng)磁場下的電磁行為和磁通動力學(xué)行為進(jìn)行深入的研究,并對其電阻率、磁化曲線、磁滯回線、比熱以及Hall系數(shù)等開展研究,以探究體系中是否存在鐵磁(或反鐵磁)和超導(dǎo)共存的問題,解決該體系的基態(tài)是絕緣態(tài)還是巡游態(tài)的爭論。
另外,還準(zhǔn)備利用強(qiáng)磁場條件對鐵基超導(dǎo)體超導(dǎo)態(tài)和正常態(tài)在強(qiáng)磁場下的行為進(jìn)行仔細(xì)研究,確定其上臨界磁場,澄清超導(dǎo)的各向異性或者同性,對強(qiáng)磁場下的R-T曲線進(jìn)行測量以得到超導(dǎo)態(tài)下的磁通動力學(xué)行為,以及正常態(tài)的磁電阻等重要的磁輸運性質(zhì)。
出席討論會的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實驗裝置首席科學(xué)家張裕恒院士和總經(jīng)理匡光力研究員提出了部分研究設(shè)想,建議利用中心組合顯微鏡系統(tǒng)對鐵基超導(dǎo)體電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測,可在中心現(xiàn)有260mm口徑的強(qiáng)磁體下開展樣品制備工作,積極探索提高該體系的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的新方法。強(qiáng)調(diào)每一個階段都要把中心現(xiàn)有的設(shè)備最大化利用,在最好的設(shè)備上做出最好的工作。