物理学家在一类新材料中观察量子临界性

艺术家对“量子临界点”的描绘，材料在绝对零时将从一个相到另一相的转变为另一个相位的点。最近一类铁超导体中的量子临界点的发现可以允许物理学家为量子临界性开发分类方案，这是一种与高温超导性密切相关的奇怪电子状态。

物理学家在一类被称为“oxymnicides”的铁超导体中发现了新的“量子临界点”进一步理解量子临界性。

量子临界性，可能与高温超导性密切相关的奇怪电子状态难以研究。但是，“量子关键点”的新发现可以允许物理学家开发量子临界性的分类方案 - 迈向更广泛解释的第一步。

量子临界性仅发生在少数复合晶体材料中，并在绝对零 - 宇宙中最低的温度发生。量子临界性的实验观察的缺乏使理论主义者留在追求可能原因的证据。

“量子临界点”的新发现是一类称为“oxypnicides”（发音的Oxee-Nick-Tydes）的铁超导体。中国浙江大学校园大学物理学家研究，中国浙江大学和杭州师范大学，法国ÉcoleDolochnique和瑞典的Kindöping大学出现在本月的自然材料问题。

“研究量子界定性的挑战之一试图完全分类到目前为止所观察到的量子临界点，”新研究的共同作者Qimiao Si说。“有一个以上的迹象表明，我们的态度不止，但我们停止两个？作为理论家，我们尚未在我们能够枚举所有可能性的地步。

“另一个挑战是，仍然很少有资料，我们可以肯定地说，Qualtum临界点存在，”Si说。“在这些一般地面上有很强的需求，用于扩展量子临界性的基础。”

2001年，SI和同事提出了一个理论，解释量子关键点如何给出似乎传统的金属非常规特征。高温超导体是一种这样的材料，另一个是“重度射灯”金属，所谓的，因为它们内部的电子似乎比正常更大的倍数。

重型铁缆金属是量子临界性的原型系统。当这些金属达到它们的量子临界点时，它们内的电子统一起作用并且甚至一种电子穿过系统的效果始终具有广泛的结果。这与铜的公共布线材料中的电子相互作用非常不同。这些集体效应越来越深刻地相信了超导和量子临界之间可能的链接的物理学。

“量子临界点是材料在绝对零中从一个相到另一相到另一相的转变的点，”Si，Rice的Harry C.和Olga K. Wiest的物理和天文教授。“与冰融化到水中的古典相转变不同，当向系统提供热量时发生，这是由量子机械力产生的量子相变。这些效果如此强大，可以在系统内部的整个空间内检测到它们，并且在很长一段时间内被检测到。“

为了观察实验室中的量子临界点，物理学家将它们的样品凉爽 - 它们是重金属金属或高温超导体 - 到极冷的温度。虽然对绝对零的任何东西不可能，但物理学家可以通过施加压力，磁场或“掺杂”样品来达到相位过渡温度以获得低温，以稍微改变原子之间的间隔。

SI和同事一直处于学习量子关键点超过十年的最前沿。2003年，它们开发了一种用于系统地测量和分类量子临界点的第一热力学方法。2004年又一次于2007年，他们使用重型金属金属测试，以展示量子临界现象如何侵犯金属标准理论 - Landau的费米液理论。

2008年，在日本和中国的铁基因超导体的开创性发现之后，SI和同事推进了第一理论，该理论说明了超导在磁量子波动方面如何出现超导正常状态。此外，SI共同创立了国际协同中心（ICC-QM），由浙江大学米饭，伦敦纳米技术中心和德国德累斯顿德德斯的最大普朗克化学物理学研究所的共同努力。

2009年，SI和共同作者提供了一个理论框架，以预测预测群体的行为在量子临界点或附近。这些预测中的几个预测是在次年的一系列研究中承担了。

在目前的自然材料研究中，SI和ICC-QM同事朱安徐，浙江省的实验主义，杭州理论家，杭州理论家，与厄坎·戈森省的Antoine George，Nai Phuan Ong普林斯顿和其他人一起寻找由铈，镍，砷和氧制成的铁基重型金属化合物中量子临界点的证据。该材料与铁基毒品超导体系列有关。

“重型费粒是典型的量子临界学研究的规范系统，”Si说。“我们之前已经考虑过铁毒率的重型费米物理物理，但在这些化合物中，铁元件的电子以这样的方式排序，使得它使得更难以精确地研究量子临界性。

“我们研究过的化合物是第一个突然族中的第一个，以便特征清除剪裁沉重的冰雹物理学。这对我来说是一个愉快的惊喜，“Si说。

通过在磁场存在下测量电气运输性质，研究提供了证据表明量子临界点属于2001年SI和同事的2001年工作中提出的非传统类型。

“我们在这个新的重型胎米氏队的工作表明，从理论上先进的量子临界点的类型是坚固的，”SI说。“这个节点与量子临界性最终可以分类的概念。”

他表示，重要的是要注意其他同源物 - 类似的铁基材料 - 现在可以研究以寻找量子临界点。

“我们的结果意味着疏松症状的巨大材料基础，这对寻求高温超导性是如此至关重要，也将在建立普遍性的量子临界阶段的努力中起着至关重要的作用，”SI说。

额外的共同作者包括永康市娄，玉科李，春门冯和广州曹，全部浙江大学; Leonid Poutovskii ofécolepolytechnique和Linköping大学;和s.E.普林斯顿大学罗利。

该研究得到了中国国家基础研究计划的支持，中国国家科学基金会，浙江省NSF，中国中央大学的基本研究基金，国家科学基金会，纳米电子研究公司，罗伯特A. Welch基金会，中国奖学金委员会和瑞典国家基础设施计算。

出版物：永康市罗，等人，“重度费力量子临界性和破坏Kondo oxymnicide的Kondo效应”，自然材料，2014年; DOI：10.1038 / NMAT3991

图片：ThinkStockphotos.com/rice大学