http://www.physorg.com/news150729937.html
January 9th, 2009
(PhysOrg.com) -- 美國能源部 Argonne 國家實驗室的科學家利用非彈性中子散射（inelastic neutron scattering）證明新鐵砷（iron arsenide）超導體家族的超導性無法由傳統理論解釋。
"用以揭露非傳統超導性的正常技術對這些化合物無效，" 物理學家 Ray Osborn 表示。"非彈性中子散射是目前為止唯一有用的技術。"
傳統超導性可由 Bardeen, Cooper 與 Schrieffer (BCS) 在 1957 年所發展的理論解釋。在 BCS 理論中，超導體中的電子會結合形成電子對，稱為 古柏對（Cooper pairs），當施加一電壓時，那能通過晶格而不會產生電阻。甚至當電壓移除後，電流仍能無限地流動 -- 超導性最受矚目的特性，這也解釋了其技術潛力備受關注的原因。
正常情況下，電子會因為電荷相似而彼此排斥，不過在超導體中，它們會與晶格的振動協調一致以克服這種排斥作用。但科學家們不認為鐵砷中這種振動機制強到足以使它們超導電。這導致理論學家提出，這種超導性有著非傳統的機制，也許像高溫銅氧超導體。某些鐵砷為反鐵磁的（antiferromagnetic）而非超導電的，所以也許是磁性而非原子的振動，提供了電子膠（electron glue）。
在 BCS 超導體中，超導電與正常電子態之間的能隙是常數，不過在非傳統超導體中，能隙會隨著電子的移動方向而變化。在某些方向上，能隙也許為零。令人困惑的是，在鐵砷中，能隙似乎不會隨著方向變化。理論學家已提出，雖然在這些新化合物中，能隙的大小顯然不具方向相依性，不過能隙的符號（sign）與不同的電子態相對。測量能隙的標準技術，例如光電發射（photoemission），對於這種符號的改變不夠敏感。
不過非彈性中子散射卻夠敏銳。Osborn 與 Argonne 的物理學家 Stephan Rosenkranz 領導一個國際性合作，利用 Argonne 的材料科學部門所製造的新化合物樣本，完成了中子實驗，並發現超導態中的磁激發（magnetic excitation）只有當能隙符號從某一電子軌域（electron orbital）轉變至另一種時才會存在。
"我們的結果指出，使電子成對的機制能由反鐵磁波動（antiferromagnetic fluctuations）而非晶格振動所提供，" Rosenkranz 說。"那無疑提供了直接證據指出這種超導性是非傳統的。" 非彈性中子散射在確認非傳統超導性上會一直都是一項重要工具，不僅只有鐵砷而已，還包括未來也許會發現的新超導體家族。
一篇就 Osborn 與 Rosenkranz 之研究所寫成的論文，已發表在 Nature, 456 卷，930-932 頁上。這項研究由美國能源部科學辦公室、基礎能源科學辦公室所提供。
※ 相關報導：
＊ Unconventional superconductivity in Ba0.6K0.4Fe2As2 from inelastic neutron scattering
http://www.nature.com/nature/journal/v456/n7224/abs/nature07625.html
A. D. Christianson, E. A. Goremychkin, R. Osborn,＊ 探索新超導體：無聲子的超導性
S. Rosenkranz, M. D. Lumsden, C. D. Malliakas, I. S. Todorov,
H. Claus, D. Y. Chung, M. G. Kanatzidis, R. I. Bewley &
T. Guidi
Nature 456, 930-932 (18 December 2008)
doi: 10.1038/nature07625
＊ 超導『古柏對』也可以是絕緣體！
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