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《自然》刊发罗永康教授团队在Sr2RuO4超导配对对称性上的研究成果

发布日期:2019-09-24    作者:     来源:     点击:

(通讯员 胡浩)923日,《自然》(Nature)杂志在线刊发了国家脉冲强磁场科学中心罗永康教授题为“Constraints on the superconducting order parameter in Sr2RuO4 from oxygen-17 nuclear magnetic resonance”的论文。该成果由罗永康教授与美国加州大学洛杉矶分校Stuart Brown教授、Andrej Pustogow博士以及美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、德国德累斯顿马普所、斯坦福大学的合作者共同完成,罗永康教授为论文的共同第一作者兼通讯作者。

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在凝聚态物理中,物质的相通常由对称性及其序参量来表征。然而,在某些材料中,对称性和序参量的测量却非常艰难,比如Sr2RuO4的超导对称性。Sr2RuO4自发现以来(Y. Maeno1994),长期被认为是具有奇对称、自旋三重态配对、拓扑性质等特性的非常规超导体的典型代表,罗永康等人在前期研究中(Phys. Rev. X 9, 021044)已从实验上证实了应变下Sr2RuO4符合范霍夫奇点(van Hove singularityvHs)的特征,为揭示Sr2RuO4的超导电性打下了基础:一方面,从态密度角度看,自旋单态配对下Tc受态密度影响更大;而另一方面,由于范霍夫奇点同时也会增加Stoner因子,即体系趋近于铁磁不稳定性,从而增强了自旋三态的配对强度。

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图(左)为单轴应变下范霍夫奇点附近的17O NMR测量的奈特位移与温度的曲线。其中,上插图为应变产生装置,下插图为应变下的超导转变。

图(右)为无应变下17O NMR的奈特位移与射频能量输入的曲线。通过对射频输入能量进行控制及量化,证明在无应变下,自旋磁化率在超导前后发生变化。

为深入研究Sr2RuO4的超导态性质,罗永康教授与合作者对Sr2RuO4进行了更进一步的17O NMR测量和分析,为揭示Sr2RuO4的超导配对对称性提供了新的启示。研究发现:首先,无论应变是否存在,Sr2RuO4的自旋磁化率在超导相变前后均有明显的变化;其次,这些现象无法用常规的手性p波表象来理解,甚至所有与z方向平行的超导序参量都存在疑问,从而启迪人们重新审视它的超导对称性。该项工作并不完全排除所有的p波对称性的可能,要证明或证伪它们,还需要更精确地测量超导前后自旋磁化率的改变量。

罗永康教授是国家脉冲强磁场科学中心20188月从海外引进的高水平人才,该项工作是其继今年5月在《物理评论X》(Physical Review X)发表论文后的又一重要成果。近年来,随着脉冲强磁场国家重大科技基础设施运行效率的不断提升,国家脉冲强磁场科学中心高水平科研成果不断涌现,仅2019年上半年已发表科研论文104篇,其中一区论文29篇,包括《自然》(Nature)、《自然·材料》(Nature Materials)、《物理评论快报》(Physical Review Letters)等顶级学术期刊,大科学设施的科学效益正在日益突显。


论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-019-1596-2