在鐵基超導相圖中，超導經常存在于晶格四方相和正交相的相界線消失點附近。由于這種共性的存在，一種隻有四重到二重的旋轉對稱性破缺但無晶格平移對稱性破缺的向列序相被廣泛研究。在這些研究中，向列序自發發生溫度Tnem ，特别是Tnem 等于還是高于正交結構相變溫度Ts是被關注的重點。
最近，量子物質科學協同創新中心、beat365量子材料科學中心李源研究員及其直博生任霄，本科生段煉，胡毓文，李佳睿在《物理評論快報》 （Physical Review Letters 115, 197002 (2015)）中發表題為“Nematic Crossover in BaFe2As2 under Uniaxial Stress”的文章。該項工作與美國Rice大學以及中科院物理所戴鵬程研究組合作完成，并由其提供高質量的BaFe2As2單晶樣品。李源研究組通過運用高分辨率拉曼光譜儀系統的測定加壓以及不加壓BaFe2As2單晶中Eg聲子峰寬随溫度的變化行為，得出以下結論：（1）在兆帕量級下，适度的軸向壓會将在Ts 溫度發生的結構相變轉變為延伸到Ts溫度以上很大範圍的crossover現象；（2）在名義上不加壓的樣品中存在的難以避免的兆帕量級的殘應力會引起和上述（1）中一樣的crossover現象，并且這種現象會容易被誤認為是在結構相變溫度Ts以上産生的獨立相變。以上結果表明，BaFe2As2單晶在結構相變溫度Ts以上的溫度範圍内不存在一個真正的相變。
與以往需要通過額外加壓力的方式得到單籌晶體來研究鐵基超導材料向列序發生溫度的實驗不同的是，李源研究組首次采用拉曼光譜的方法詳細研究向列序邊界點問題。這種方法可以在不依賴于單籌晶體的前提下直接探測自發的點群對稱性破缺。此項工作有力的印證了來自于額外的或者是樣品中自身殘存的壓力确實對結構相變溫度以上發生的四重對稱性破缺有着不可忽略的影響，同時也表明，在鐵基超導相圖中真正的向列序轉變隻有一個。
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| 圖注： 拉曼光譜儀可以在不依托單籌樣品的基礎上直接探測點群的對稱性破缺。上圖表明在軸向壓作用下，BaFe2As2的Eg聲子在結構相變溫度Ts附近有着顯著的改變。這和通常所認為的壓力隻是對樣品進行了簡單的退籌而沒有改變樣品中物理性質這一假設是相違背的。圖中觀察到的現象在極化場作用下由一個窄的相變演變成一個寬的crossover的過程中經常發生。 |
上述研究得到國家自然科學基金以及國家重大科學研究計劃的經費支持。
