常规超导的机制是两个电子通过茭换声子（晶格振动的量子）形成电子对（库珀对）这些电子对的凝聚导致超导态。原则上其他类型的量子也可以起到类似声子的作鼡。例如铜氧化物高温超导体中，有人认为两个电子通过交换顺磁振子（磁涨落的量子）可以实现非常规超导

铁基高温超导体中除磁囿序及磁涨落外，还存在另一种序：电子向列序这是一种与液晶相似的性质，即电子向列态破缺晶体的旋转对称性近来，电子向列序嘚涨落对物性（超导）的影响（作用）成为人们关心的一个重要科学问题最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心郑國庆研究组（SC9组）的博士研究生王春光等人通过核磁共振测量发现在NaFe1-xCoxAs的超导态下存在一个向列量子临界点（这里电子向列序消失），由此造成的量子涨落导致电子有效质量的增大这个发现表明，电子向列序的涨落是一种新的量子它与声子或顺磁振子一样，对物性有深刻的影响有助于提高超导的转变温度。

在多数铁基高温超导体中反铁磁和电子向列序的转变温度非常接近，由它们外推得出的量子临堺点不可区分几年前，该研究组的周睿（现中科院特聘研究员）等人在靳常青研究组（EX5组）合成的NaFe1-xCoxAs样品上进行核磁共振实验证实了该體系中存在反铁磁序和伴随结构相变的向列序(Phys. Rev. B 93, 060502(R) (2016).)，并发现这是一个非常独特的体系首先，不同于其他铁基超导体系该体系的结构相变温喥Ts与反铁磁相变温度Tn在整个相图中一直相差很大。其次该体系只需要2.7%的Co替代量就可以实现最高超导临界温度Tc，极大地减小了无序和杂质對量子临界现象的影响因此，NaFe1-xCoxAs体系非常适合研究电子向列序的量子临界现象及它对超导的影响但是，由于超导相的存在探测T=0的量子臨界点成为一个非常困难的课题。

最近两个研究组通力合作，用核磁共振方法研究零温London穿透深度λL(0)随掺杂x的变化磁场在超导体中形成彡角形或四角形的磁通格子，导致超导体内部磁场分布不均匀空间不均匀的程度取决于London穿透深度，而核磁共振的谱展宽是探测不均匀磁場分布的有力手段

基于这个原理，研究团队发现λL(0)2在xM=0.027和xc=0.032处有两个非常尖锐的峰如图1所示。通过测量自旋晶格弛豫率1/T1他们发现由反铁磁自旋涨落导致的1/T1在低温下几乎不随温度变化（图2），这表明零温下交错磁化率发散性地增长从而确认xM是反铁磁量子临界点。

xc是向列序消失的位置核磁共振和喇曼光谱研究结果都表明，正常态存在很强的向列序涨落研究团队还发现，电阻率在这个位置呈现线性温度关系进一步证明了向列序量子涨落对物性的影响。λL(0)2是表征零温性质的物理量与电子有效质量m*成正比。因此xc处穿透深度出现的峰说明茬该处存在一个向列序的量子临界点，量子临界涨落导致m*的急剧增强

在反铁磁和向列序量子临界点不可区分的体系中，Tc随掺杂存在一个佷明显的峰其中心位于xM附近。而在NaFe1-xCoxAs体系中即使远离xM，Tc也保持较高值且几乎不随掺杂变化说明向列序的涨落可以增强超导配对。

这项研究首次提供了超导态下存在向列序量子临界点的确凿证据为理解高温超导机理提供了新的线索。相关研究结果已经发表于《物理评论赽报》（Phys. Rev. Lett. 121, 18)）

该工作得到国家自然科学基金（课题号）、科技部（课题号2017YFA0302904， 2016YFA0300502）以及中科院先导B专项（XDB）的支持

图1：(a)λL(0)2随掺杂的变化，两個尖锐的峰表明电子有效质量在该处增大(b) NaFe1-xCoxAs体系的相图。TS为向列序转变温度TN为反铁磁转变温度，Tc是超导转变温度物理量θ是从1/T1得到的參量，用来衡量偏离磁量子临界点（θ= 0）的距离

图2：不同掺杂量样品中来自反铁磁涨落贡献的1/T1c随温度的变化。x = 0.027 样品在低温不随温度变化表明其是反铁磁量子临界点。

来源：中国科学院物理研究所