研究者合成出可化学修饰的铁磁超导化合物

晓说

                     慕尼黑大学（LMU）的化学家近日合成了适于化学修饰的铁磁超导化合物，开拓了详细研究这种罕见的复合物理属性的方法。


超导性和铁磁性（如存在于蹄形磁铁的常态磁性）虽有相似之处但实质不同，它们通常不会一起出现。一方面，铁磁体由于铁原子相邻价电子的自旋方向平行排列，生成了一个强有力的内部磁场，从而具有铁磁性；另一方面，几乎所有已知的超导体会形成自旋相反的电子对，材料内部排斥磁力线，具有抗磁性。但慕尼黑大学的化学家发现了一种新材料，使这两种属性可以共存，“我们已经合成了一种新的化合物，同时具有这两种性质，它是一种铁磁型超导体，”化学系教授Dirk Johrendt 介绍，“这是一个巨大的进展，它开辟了研究领域的新方向，”他补充道。


铁磁超导体并非不为人知，只不过它们极其罕见，且几乎只有当被冷却到接近绝对零度(-273°C)时，它们才能同时表现出这两种属性。“我们合成的层状材料(Li,Fe)OH(FeSe)有很大的优势，它可以在更高的温度下成为铁磁超导体，这意味着它更容易在实验室里被获得和研究，”Johrendt说。


这种新型化合物是超导性硒化铁(FeSe) 和铁磁性氢氧化锂-铁(Li,Fe)OH层交叠而成。这种材料在被冷却到-230°C以下时，硒化铁层的电阻率降到零，表现出超导性。在稍微更低的温度下，(Li,Fe)OH层中的铁原子呈现铁磁性，但超导性仍然存在。


在与德累斯顿技术大学和瑞士波尔雪莱研究所的物理学家合作后，LMU的研究者们证明了(Li,Fe)OH层产生的磁场可以在无外加磁场的情况下自发穿透到交叉的超导层中。物质的这种新态称为自发涡旋相，大多数具有这种效果的物质难以进行化学修饰，它们依赖于超低温，这使得更详细的研究变得十分困难。“我们的新化合物首次提供了在超导性和铁磁性共存时进行化学修饰研究的机会，这个影响十分巨大，我想应该很快就可以更广泛地研究这种神奇的现象了，”Johrendt总结道。