常規(guī)超導(dǎo)的機(jī)制是兩個(gè)電子通過交換聲子（晶格振動(dòng)的量子）形成電子對(duì)（庫珀對(duì)），這些電子對(duì)的凝聚導(dǎo)致超導(dǎo)態(tài)。原則上，其他類型的量子也可以起到類似聲子的作用。例如，銅氧化物高溫超導(dǎo)體中，有人認(rèn)為兩個(gè)電子通過交換順磁振子（磁漲落的量子）可以實(shí)現(xiàn)非常規(guī)超導(dǎo)。

　　鐵基高溫超導(dǎo)體中除磁有序及磁漲落外，還存在另一種序：電子向列序。這是一種與液晶相似的性質(zhì)，即電子向列態(tài)破缺晶體的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。近來，電子向列序的漲落對(duì)物性（超導(dǎo)）的影響（作用）成為人們關(guān)心的一個(gè)重要科學(xué)問題。最近，中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心鄭國(guó)慶研究組（SC9組）的博士研究生王春光等人通過核磁共振測(cè)量發(fā)現(xiàn)，在NaFe1-xCoxAs的超導(dǎo)態(tài)下存在一個(gè)向列量子臨界點(diǎn)（這里電子向列序消失），由此造成的量子漲落導(dǎo)致電子有效質(zhì)量的增大。這個(gè)發(fā)現(xiàn)表明，電子向列序的漲落是一種新的量子，它與聲子或順磁振子一樣，對(duì)物性有深刻的影響，有助于提高超導(dǎo)的轉(zhuǎn)變溫度。

　　在多數(shù)鐵基高溫超導(dǎo)體中，反鐵磁和電子向列序的轉(zhuǎn)變溫度非常接近，由它們外推得出的量子臨界點(diǎn)不可區(qū)分。幾年前，該研究組的周睿（現(xiàn)中科院特聘研究員）等人在靳常青研究組（EX5組）合成的NaFe1-xCoxAs樣品上進(jìn)行核磁共振實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了該體系中存在反鐵磁序和伴隨結(jié)構(gòu)相變的向列序(Phys. Rev. B 93, 060502(R) (2016).)，并發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)非常獨(dú)特的體系。首先，不同于其他鐵基超導(dǎo)體系，該體系的結(jié)構(gòu)相變溫度Ts與反鐵磁相變溫度TN在整個(gè)相圖中一直相差很大。其次，該體系只需要2.7%的Co替代量就可以實(shí)現(xiàn)最高超導(dǎo)臨界溫度Tc，極大地減小了無序和雜質(zhì)對(duì)量子臨界現(xiàn)象的影響。因此，NaFe1-xCoxAs體系非常適合研究電子向列序的量子臨界現(xiàn)象及它對(duì)超導(dǎo)的影響。但是，由于超導(dǎo)相的存在，探測(cè)T=0的量子臨界點(diǎn)成為一個(gè)非常困難的課題。

　　最近，兩個(gè)研究組通力合作，用核磁共振方法研究零溫London穿透深度λL(0)隨摻雜x的變化。磁場(chǎng)在超導(dǎo)體中形成三角形或四角形的磁通格子，導(dǎo)致超導(dǎo)體內(nèi)部磁場(chǎng)分布不均勻，空間不均勻的程度取決于London穿透深度，而核磁共振的譜展寬是探測(cè)不均勻磁場(chǎng)分布的有力手段。

　　基于這個(gè)原理，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)λL(0)2在xM=0.027和xc=0.032處有兩個(gè)非常尖銳的峰，如圖1所示。通過測(cè)量自旋晶格弛豫率1/T1，他們發(fā)現(xiàn)由反鐵磁自旋漲落導(dǎo)致的1/T1在低溫下幾乎不隨溫度變化（圖2），這表明零溫下交錯(cuò)磁化率發(fā)散性地增長(zhǎng)，從而確認(rèn)xM是反鐵磁量子臨界點(diǎn)。

　　xc是向列序消失的位置，核磁共振和喇曼光譜研究結(jié)果都表明，正常態(tài)存在很強(qiáng)的向列序漲落。研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，電阻率在這個(gè)位置呈現(xiàn)線性溫度關(guān)系，進(jìn)一步證明了向列序量子漲落對(duì)物性的影響。λL(0)2是表征零溫性質(zhì)的物理量，與電子有效質(zhì)量m*成正比。因此，xc處穿透深度出現(xiàn)的峰說明在該處存在一個(gè)向列序的量子臨界點(diǎn)，量子臨界漲落導(dǎo)致m*的急劇增強(qiáng)。

　　在反鐵磁和向列序量子臨界點(diǎn)不可區(qū)分的體系中，Tc隨摻雜存在一個(gè)很明顯的峰，其中心位于xM附近。而在NaFe1-xCoxAs體系中，即使遠(yuǎn)離xM，Tc也保持較高值且?guī)缀醪浑S摻雜變化，說明向列序的漲落可以增強(qiáng)超導(dǎo)配對(duì)。

　　這項(xiàng)研究首次提供了超導(dǎo)態(tài)下存在向列序量子臨界點(diǎn)的確鑿證據(jù)，為理解高溫超導(dǎo)機(jī)理提供了新的線索。相關(guān)研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》（Phys. Rev. Lett. 121, 167004 (2018)）。

　　該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金（課題號(hào)11634015）、科技部（課題號(hào)2017YFA0302904， 2016YFA0300502）以及中科院先導(dǎo)B專項(xiàng)（XDB07000000）的支持。

    圖1：(a)\(\lambda_{L}^{2}(0)\)隨摻雜的變化，兩個(gè)尖銳的峰表明電子有效質(zhì)量在該處增大。(b) NaFe1-xCoxAs體系的相圖。Ts為向列序轉(zhuǎn)變溫度，TN為反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度，Tc是超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度。物理量θ是從1/T1得到的參量，用來衡量偏離磁量子臨界點(diǎn)（θ= 0）的距離。

    圖2：不同摻雜量樣品中來自反鐵磁漲落貢獻(xiàn)的1/T1c隨溫度的變化。x = 0.027 樣品在低溫不隨溫度變化，表明其是反鐵磁量子臨界點(diǎn)。