Electronic Phase Separation in Iron Selenide(Li,Fe)OHFeSe Superconductor System

The phenomenon of phase separation into antiferromagnetic(AFM) and superconducting(SC) or normal-state regions has great implication for the origin of high-temperature(high-T_c) superconductivity. However, the occurrence of an intrinsic antiferromagnetism above the T_c of(Li,Fe)OHFe Se superconductor is questioned. Here we report a systematic study on a series of(Li,Fe)OHFe Se single crystal samples with T_c up to ～41 K. We observe an evident drop in the static magnetization at T_(afm) ～ 125 K, in some of the SC(T_c 38 K, cell parameter c■9.27 ?) and non-SC samples. We verify that this AFM signal is intrinsic to(Li,Fe)OHFe Se. Thus, our observations indicate mesoscopic-to-macroscopic coexistence of an AFM state with the normal(below T_(afm)) or SC(below T_c) state in(Li,Fe)OHFe Se. We explain such coexistence by electronic phase separation, similar to that in high-T_c cuprates and iron arsenides. However, such an AFM signal can be absent in some other samples of(Li,Fe)OHFe Se, particularly it is never observed in the SC samples of T_c 38 K, owing to a spatial scale of the phase separation too small for the macroscopic magnetic probe. For this case, we propose a microscopic electronic phase separation. The occurrence of two-dimensional AFM spin fluctuations below nearly the same temperature as T_(afm), reported previously for a(Li,Fe)OHFe Se(T_c ～ 42 K) single crystal, suggests that the microscopic static phase separation reaches vanishing point in high T_c(Li,Fe)OHFe Se. A complete phase diagram is thus established. Our study provides key information of the underlying physics for high-T_c superconductivity.     

拓扑激发驱动的热力学相变及其张量网络研究方法

对热力学相及相变的认知构成了我们理解整个物质世界的物理基础,从朗道对称破缺相变范式到拓扑激发驱动的热力学相变,相变理论的研究发展在物质科学进步之路上树立起了一座座丰碑.一个著名的例子就是Berezinskii-Kosterlitz-Thouless相变,它是在从低温到高温的演变过程中, U(1)旋转对称性没有自发破缺情形下,成对涡旋的解耦合所致.近期,人们利用张量网络表示理论和数值计算方法,将统计模型的转移矩阵对应为一维量子模型.再根据量子模型纠缠熵的奇异性,在热力学极限下可以精确确定系统的相图,并准确计算各种物理量,该研究方法为研究具有连续对称性的二维系统的拓扑相变注入了新活力.     

近藤共振现象及其在低维电子系统中的实现

文章全面、系统地介绍了近藤效应、近藤问题、近藤共振现象的起源和研究历史的发展过程,提供了一个清晰而准确的近藤物理问题的图像.同时,文章还讨论了近年来近藤共振现象在各种低维电子关联系统中的实现.     

FeSe基超导单晶与薄膜研究新进展:自旋向列序、电子相分离及高临界参数

FeSe基超导体的超导临界温度可大范围调控,物理现象丰富,是非常规超导机理研究的热点.由于较高的超导临界参数及易于加工等特点,FeSe基超导体在超导应用开发方面也日益受到重视.大尺寸高质量的单晶和薄膜形态的FeSe基超导材料,对于相关基础科学研究和应用开发都极为重要.作者近年来先后开发和发明了水热离子交换（ion-exchange）、离子脱插（ion-deintercalation）、基底辅助水热外延生长方法,成功解决了二元FeSe和插层（Li,Fe）OHFeSe超导体高质量单晶和薄膜的生长和物性调控难题.进而在相关物理问题的研究中取得新进展,包括发现二元FeSe中自旋向列序与超导电性密切相关,观测到（Li,Fe）OHFeSe中的电子相分离现象.此外,（Li,Fe）OHFeSe超导薄膜呈现很高的超导临界电流密度和上临界磁场,其应用前景值得关注.     

钠含量对NaxCoO2结构和输运性质的影响

用固态反应的方法制备了层状化合物NaxCoO2 (0.52≤x≤0.8),并系统地研究了化合物的结构和输运性质.研究表明,随着Na含量x的增加,晶胞参数a增大,而晶胞参数c减小并且其数值远小于那些从Na0.77CoO2中用化学方法脱Na制得的样品的晶胞参数.所有的样品都呈现金属特征的输运性质并且电阻率曲线在x=0.68附近达到一个最小值.本工作还发现对于某些样品在某个温度点Tx附近,dρ/dT会出现一个跳变,这一跳变很可能对应于NaxCoO2材料输运性质从钴氧层内输运到三维空间输运的转变.     

钠含量对NaxCoO2结构和输运性质的影响

用固态反应的方法制备了层状化合物NaxCoO2（0．52≤x≤0．8），并系统地研究了化合物的结构和输运性质．研究表明，随着Na含量x的增加．晶胞参数α增大，而晶胞参数c减小并且其数值远小于那些从Na0．77CoO2中用化学方法脱Na制得的样品的晶胞参数．所有的样品都呈现金属特征的输运性质并且电阻率曲线在x=0．68附近达到一个最小值．本工作还发现对于某些样品在某个温度点Tx附近，dρ／dT会出现一个跳变，这二跳变很可能对应于NaxCoO2材料输运性质从钴氧层内输运到三维空间输运的转变．     

超声测量证实铜基超导体中一个长期找寻的相变

铜氧化合物高温超导体发现至今已过25年,但该材料的许多方面仍然充满着挑战。超导机理仅仅是其中的一个谜,在超导转变温度 Tc之上,铜基超导体表现出了许多目前的凝聚态理论无法解释的、错综复杂的实验现象。最大的谜团之一是“赝能隙”的本源。“赝能隙”在铜基超导体的相图中占据很大一片区域(见图1),电荷载流子的状态非常类似于超导态,但是材料的电阻仍然很大。目前存在两种可能的解释：一种认为赝能隙代表材料逐步进入超导态的过渡区;另一种认为赝能隙态是一种不同于超导态的特殊物态。近期的实验支持了后一种观点,但是,作为确凿的证据,赝能隙刚刚出现时的热力学相变特征却难以找寻。     

Synthesis of large FeSe superconductor crystals via ion release/introduction and property characterization

Large superconducting Fe Se crystals of(001) orientation have been prepared via a hydrothermal ion release/introduction route for the first time. The hydrothermally derived Fe Se crystals are up to 10 mm×5 mm×0.3 mm in dimension. The pure tetragonal FeSe phase has been confirmed by x-ray diffraction(XRD) and the composition determined by both inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy(ICP-AES) and energy dispersive x-ray spectroscopy(EDX). The superconducting transition of the Fe Se samples has been characterized by magnetic and transport measurements. The zero-temperature upper critical field H_(c2) is calculated to be 13.2–16.7 T from a two-band model. The normal-state cooperative paramagnetism is found to be predominated by strong spin frustrations below the characteristic temperature T_(sn), where the Ising spin nematicity has been discerned in the FeSe superconductor crystals as reported elsewhere.     

一维量子子自自旋链中拓扑有序态的物理描述

一维量子多体系统是凝聚态物理学中的重要研究方向之一,其中的新奇量子物态则是重要的研究课题。本文我们首先简要回顾一维量子整数自旋链体系的相关研究背景,然后提出一类SO(n)对称的严格可解量子自旋链模型及其矩阵乘积基态。当奇数n≥3时,体系的基态为Haldane相。利用这类态中隐藏的稀薄反铁磁序,我们找到了刻画这类态的非局域弦序参量,并在隐藏拓扑对称性的统一框架下解释了稀薄反铁磁序以及边缘态等奇特现象的起源。当偶数n≥4时,体系的基态为二聚化态。这些态属于破缺平移对称性的非Haldane相,但同样具有隐藏的反铁磁序。通过这些严格解的研究,我们还得到了一维SO(n)对称的双线性–双二次模型的基态相图,并发现在n≥5时,一维SO(n)对称的反铁磁海森堡模型的基态处于二聚化相中。基于以上这些结果,我们推广构造了一维平移不变且包含李群G对称性的Valence BondState(VBS)态,并利用其矩阵乘积表示讨论了对应哈密顿量的构造方法。对于自旋为S的量子整数自旋链,我们研究了两类具有不同拓扑属性的VBS类,前一类VBS态的边缘态处于SU(2)自旋J的不可约表示,后一类VBS态的边缘态为SO(2S+1)旋量。在前一类态中,我们以自旋为1的费米型VBS态为例构造了对应的哈密顿量。对后一类态,我们证明了它们等价于SO(2S+1)矩阵乘积态,从而揭示了呈展对称性的起源和边缘态的性质。我们还推广了SO(5)对称的玻色型和费米型VBS态,并探讨了它们的拓扑刻画方式。     

量子临界性

2011年2月出版的Physics Today杂志上,美国哈佛大学物理学教授Subir Sachdev和德国马克斯.普朗克固体物理研究所Bernhard Keimer所长撰文,就"量子临界性"做了详尽的阐述并指出,在绝对零温度下,由量子涨落导致的相变似乎是一个没有实验意义的、抽象的理论概念,但它却是我们理解众多实验现象的关键.