《物理評論X》發表量子材料科學中心李源課題組關于FeSe超導體的中子散射研究

超導電性是指許多材料在低溫下電阻完全消失的一種物理現象。超導體因其零電阻和完全抗磁性等奇特的物性，在超導輸電、超導量子幹涉儀以及超導磁懸浮列車等方面具有廣泛的應用。2008年鐵基超導體的發現掀起了鐵基超導研究的熱潮。至今，鐵基材料的高溫超導機理仍然是一個懸而未決的重大理論問題，需要我們發展一套微觀理論模型去解釋這些材料中電子的普遍行為。從實驗物理的角度出發，我們需要研究清楚這類理論模型中電子的電荷、自旋、軌道等自由度的地位及它們之間相互作用的影響。長期以來，大部分鐵基超導理論都基于自旋和軌道自由度完全獨立這一簡化的假設。然而，量子材料科學中心的李源課題組最新的一項實驗結果卻對該理論假設提出了挑戰。

FeSe超導體是鐵基超導家族中結構最簡單的材料。李源課題組在自旋極化的非彈性中子散射實驗中發現：無論是在超導态還是正常态（四方-正交的結構相變溫度之下），FeSe中的低能量自旋激發是完全c方向極化的，即沒有ab面内的分量。這一奇特的自旋激發各向異性表明：一是FeSe中自旋軌道相互作用很強；二是FeSe中的自旋軌道相互作用會顯著地影響電子庫珀對的形成。因而，發展一個成功的鐵基超導微觀理論，自旋軌道相互作用很可能是一項不可忽略的要素。

本項研究工作揭示了鐵基超導體中自旋軌道相互作用的重要影響，對建立鐵基超導微觀理論具有重要意義。該工作已發表在《物理評論X》(Physical Review X) 7, 021025。李源課題組的博士後馬明偉是該文章的第一作者，理論分析方面的工作由量子材料科學中心的王垡研究員參與合作完成。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。