低溫下電阻隨溫度的線性變化是奇異金屬態(tài)的重要特征，在非常規(guī)超導(dǎo)材料中常被發(fā)現(xiàn)。高溫超導(dǎo)電性對(duì)這種奇異金屬態(tài)的依賴關(guān)系一直是高溫超導(dǎo)機(jī)理研究中備受關(guān)注的問(wèn)題，可能隱含了破解高溫超導(dǎo)機(jī)理的“密碼”。一般情況下，高溫超導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化既包含線性項(xiàng)，又包含溫度的平方項(xiàng)，近似可用一個(gè)溫度的冪律函數(shù)即R(T) = R₀?+ AT^α, 或是R (T) = R₀+ AT + BT²?來(lái)描述。冪指數(shù)α=1是奇異金屬態(tài)，系數(shù)A的值為零則表明奇異金屬態(tài)消失。

近日，中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心研究員孫力玲小組與研究員邱祥岡等，聯(lián)合美國(guó)普林斯頓大學(xué)教授R. Cava、美國(guó)加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校教授N. Ni， 對(duì)具有奇異金屬態(tài)的鐵基超導(dǎo)體Ca₁₀(Pt₄As₈)((Fe_0.97Pt_0.03)₂As₂)₅（簡(jiǎn)稱為1048 超導(dǎo)體）中奇異金屬態(tài)和超導(dǎo)態(tài)的壓力響應(yīng)行為進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)了隨著壓力的增加，其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度（Tc）連續(xù)下降，同時(shí)冪指數(shù)由常壓下的 α=1 逐漸增加，而系數(shù)A隨著壓力逐漸減小。在量子相變臨界壓力處，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc和A系數(shù)同時(shí)趨于零，轉(zhuǎn)變成具有非超導(dǎo)費(fèi)米液體態(tài)的高壓相。

這是首次在高溫超導(dǎo)體中通過(guò)壓力調(diào)控觀察到奇異金屬與超導(dǎo)態(tài)的共存共滅現(xiàn)象，揭示了這類超導(dǎo)體的超導(dǎo)電性對(duì)奇異金屬態(tài)的依賴關(guān)系。研究通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，1048超導(dǎo)體的Tc與A系數(shù)之間服從與其他高溫超導(dǎo)體類似的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系（Tc~ A^0.5）。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到科學(xué)技術(shù)部、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）和松山湖材料實(shí)驗(yàn)室的支持。

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圖1. 壓力下超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度對(duì)冪指數(shù)α和A系數(shù)的依賴關(guān)系。

圖2. （a）壓力下1048超導(dǎo)體超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度與系數(shù)A的變化關(guān)系；（b）不同的非常規(guī)超導(dǎo)體在壓力下及常壓摻雜得到Tc與A系數(shù)歸一化后的關(guān)系，包括1048超導(dǎo)體和Sr_0.74Na_0.26Fe₂As₂超導(dǎo)體以及常壓下?lián)诫s的銅氧化物超導(dǎo)體及有機(jī)超導(dǎo)體。