精密觀測聲子取得成功，向解明高溫超導機理邁進一步

　　日本理化學研究所與大阪大學的一個合作研究組2016年1月29日宣布，成功對不表現(xiàn)超導性質的鐵基超導體母體化合物——聲子進行了精密測定。研究小組成功觀測到磁有序狀態(tài)下聲子的各向異性振動，獲得了超導與聲子、磁性相關的信息。

　　域取向的控制(圖片來自理化學研究所) (點擊放大)

　　磁有序狀態(tài)下聲子峰的分裂(圖片來自理化學研究所) (點擊放大)

　　在超導狀態(tài)，通常分散運動的電子會兩個兩個成對運動，這一機理是介由聲子實現(xiàn)的。但對于使用銅氧化物、鐵基超導體等的高溫超導，還有很多地方無法通過聲子解釋，有觀點認為，其中可能存在介由磁性實現(xiàn)的超導現(xiàn)象。

　　而且，理論計算與實際觀測到的聲子并不一致，例如，根據(jù)理論計算，聲子在磁有序(磁矩有序的排列)狀態(tài)下表現(xiàn)為各向異性(各個方向的性質不同)振動，但迄今為止并沒有檢測到這樣的振動。

　　在此次研究中，研究組首先嘗試觀測了不表現(xiàn)超導性質、處于磁有序狀態(tài)的鐵基超導體母體化合物“SrFe2As2”。多數(shù)鐵基超導體是兩種不同域取向在晶體中共存，觀測到的是二者的平均結構。為了解決這個問題，研究組采用了在使化合物冷卻到磁轉變溫度時始終保持在垂直方向(上下方向)施加壓力的方法，制備出了域取向單一的單晶試料。

　　研究組利用大型輻射設施“SPring-8”的高分辨率非彈性X射線散射光譜儀，檢測了該試料的聲子能量的分裂。結果顯示，在施加壓力的方向(磁矩統(tǒng)一的方向)及其垂直方向(磁矩交錯排列的方向)之間，聲子能量和擴散強度出現(xiàn)差異，成功觀測到了各向異性振動。

　　而且，通過與理論計算進行比較，研究組還發(fā)現(xiàn)，分裂的大小小于理論值。鐵基超導體的磁矩大小也存在實驗與理論計算不一致的情況，有觀點認為是磁漲落的效果。估計這次發(fā)現(xiàn)的不一致也是因為受到磁漲落的影響，各向異性振動只有理論值的約3分之1，可以忽略。

　　此次的成果對研究超導必不可少的要素——聲子與磁性的相互關系提出了重要的問題。而且，這次的試驗對象雖然是不表現(xiàn)超導性質的母體化合物，但據(jù)研究人員介紹，通過向超導試料拓展，有可能會發(fā)現(xiàn)超導與聲子、磁性的關系。