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​首次在高温超导中发现量子金属态

李言荣院士团队在《Science》发表研究成果

2019-11-20 9:17:39 作者: 来源:四川科技报 点击:808次

11月14日,国际著名期刊《Science(科学)》以“first release”形式刊发了电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室的最新研究论文《超导-绝缘相变中的玻色金属态》(Intermediate bosonic metallic state in the superconductor-insulator transition)。

博士生杨超(导师李言荣院士)为第一作者,熊杰教授为通讯作者,张万里教授、李言荣院士为共同作者。这是该校首次以第一作者、第一单位在《Science(科学)》上刊发表原创成果,这标志着该团队在高温超导量子相变方向取得了重大研究进展。从“十三五”开始,在李言荣院士的带领下,张万里教授团队在量子信息材料与器件、二维材料与器件、异质异构集成技术等前沿交叉领域积极谋划和布局,在《Science(科学)》《Nature·Chemistry(自然·化学)》《Nature·Communications(自然·通讯)》《Advanced·Materials(先进材料)》等国际著名期刊发表系列创新性研究成果,牵头获得国家技术发明二等奖,这些成果显著提高了电子科大在电子薄膜材料与器件领域的国内外影响力。

量子材料及量子相变是本世纪凝聚态物理与材料领域的研究热点。尽管实验上在各种二维超导体系发现了量子金属态的可能迹象,但受低临界温度的制约以及外界高频噪声的影响,二维量子金属态的存在及其形成机制存在着巨大争议,是几十年来国际学术界一直悬而未决的重要物理问题。

该团队在“千疮百孔”的超薄钇钡铜氧(YBCO)高温超导薄膜中,首次发现了量子金属态的存在,实验证实了高温超导材料中从超导态到绝缘态的转变过程中的确存在一个中间量子金属态,形成了超导——量子金属——绝缘体相变。从始至终,负责导电的载流子都是由两个电子组成的库珀对(可以看做玻色子),这和普通材料里的单个电子或空穴(属于费米子)导电机制完全不同。

这一研究成果得到了美国科学院院士、斯坦福大学S.A. Kivelson教授的高度评价:“对于量子金属起源的探索将会改变我们对量子材料的认识,将极大推动量子器件领域的发展。”

据了解,这一发现为国际上争论了几十年的量子金属态的存在提供了有力的实验证据,并为人们研究量子金属态提供了全新的思路。

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