該項(xiàng)工作由中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心超導(dǎo)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室究員孫力玲研帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)與中科院院士向濤、研究員周興江、胡江平等以及美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究員顧根大和德國(guó)馬普所研究員林成天合作，利用先進(jìn)的高壓研究手段，在Bi2212銅氧化物超導(dǎo)體中發(fā)現(xiàn)的。他們采用獨(dú)立發(fā)展的高壓原位電阻-磁化率一體化測(cè)量技術(shù)，對(duì)這類超導(dǎo)體進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)欠摻雜、最佳摻雜和過(guò)摻雜Bi2212銅氧化物超導(dǎo)體在較低的壓力下超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度(Tc)升高到一定值后開(kāi)始單調(diào)下降直至被完全抑制，隨之系統(tǒng)并沒(méi)有轉(zhuǎn)變成人們通常預(yù)期的金屬態(tài)，而是令人意外地進(jìn)入了一個(gè)類絕緣體態(tài)，超導(dǎo)態(tài)與這種絕緣體態(tài)通過(guò)量子相變點(diǎn)相連接。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，上述壓力誘導(dǎo)的超導(dǎo)-類絕緣態(tài)量子相變不僅在每個(gè)晶胞具有兩層CuO₂面的Bi2212系統(tǒng)中出現(xiàn)，而且在每個(gè)晶胞具有一層和三層CuO₂面的Bi2201和Bi2223系統(tǒng)中也存在。

　　這是在銅氧化物高溫超導(dǎo)體中首次觀測(cè)到壓力導(dǎo)致的超導(dǎo)-絕緣體量子相變現(xiàn)象。這一新現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有的固體理論是一個(gè)挑戰(zhàn)，為建立正確的關(guān)聯(lián)電子理論框架提供了新的研究課題。該項(xiàng)研究2月17日在線發(fā)表在Nature Physics上。

　　文章的并列第一作者為博士周亞洲、副研究員郭靜和博士蔡樹。高壓低溫X射線衍射實(shí)驗(yàn)在中科院高能物理研究所同步輻射4W2線站完成。

　　該項(xiàng)研究得到了科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中科院B類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和松山湖材料實(shí)驗(yàn)室的支持。

　　論文鏈接 

　　Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+δ銅氧化物超導(dǎo)體在不同壓力下面內(nèi)電阻(R)-溫度(T)依賴關(guān)系。圖(a)和圖(d)為欠摻雜(UD)樣品的R-T曲線；圖(b)和圖(e)為最佳摻雜(OP)樣品的R-T曲線；圖e中兩個(gè)臺(tái)階式的轉(zhuǎn)變?yōu)?D-3D的超導(dǎo)躍變【Nature Physics 16(2020)295】；圖(c)和圖(f)為過(guò)摻雜(OD)樣品的R-T曲線。

　　欠摻雜(UD)、最佳摻雜(OP)和過(guò)摻雜(OD) Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+δ 銅氧化物超導(dǎo)體在不同壓力下的原位電阻-磁化率一體化測(cè)量結(jié)果。紅色為電阻與溫度的依賴關(guān)系，藍(lán)色為調(diào)制交流磁化率與溫度的依賴關(guān)系。

　　Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+δ 銅氧化物超導(dǎo)體的壓力-溫度歸一化相圖。紅色區(qū)域?yàn)槌瑢?dǎo)態(tài)，藍(lán)紫色區(qū)域?yàn)轭惤^緣態(tài)。