http://www.physorg.com/news182099354.html
January 7, 2010
(PhysOrg.com) -- 科學家在某一類基於鐵之超溫超導體的親代化合物（parent compound）當中發現「電子液晶（electronic liquid crystal）」態的證據。
一個由美國能源部新興超導體中心（Center for Emergent Superconductivity） -- 一個新能源領域研究中心（Energy Frontier Research Center）總部位於能源部 Brookhaven 國家實驗室（譯註：美國能源部於 2008 年設立了 46 個像這樣的研究中心） -- 的科學家所領導的跨國團隊，在某一類基於鐵的、高溫（high-Tc）超導體的親代化合物中發現了「電子液晶」態的證據。
"因為這些發現顯然類似我們在銅酸鹽超導體的親代態（parent state）中所觀察到的，所以那指出，這對屬於其他二種非常不同之材料家族的高溫超導體而言，很可能代表著某種常見的因素，" 團隊領導者 Seamus Davis 表示，他是新興超導體中心主任、Cornell 大學 J.D. White Distinguished 物理科學教授。這個科學家團隊在 2010 1/8 當期的 Science 期刊中描述他們的發現，那也許能幫助說明尋覓已久的機制並導致高溫超導體的發現。
這些發現是個意外，因為許多理論學家已預測鐵基（iron-based）材料作用會更像傳統的金屬超導體，在此電子成對以毫不費力地攜帶電流，且不需要任何特定的空間性排列。這些材料必須要維持在接近絕對零度，或攝氏負 270 度，以便像超導體般運作。
相較之下，較新的銅酸鹽與鐵基超導體能在一個更溫暖的（溫度）範圍下運作，雖仍十分寒冷，但溫度（例如：銅酸鹽為攝氏負 120 度，鐵基化合物則為攝氏負 220 度）卻使其在大規模、真實世界的應用中，更具實用上的潛力，例如零耗損的電力傳輸線。理解此機制或其所運作的機制，可能為更加溫暖的、或理想上「室溫」版本的工程開啟了大門。
這些科學家透過一種新改良且具獨特敏感度之光譜成像--掃描式穿隧顯微術（spectroscopic image-scanning tunneling microscopy）的技術來引領他們的研究。Davis 最近因為推進此技術的極限而獲頒 Kamerlingh-Onnes Prize，那允許使材料中電子的排列直接成像並探索精心製備的、包含鈣、鐵、鈷與砷之結晶體的電子結構。一個位於能源部 Ames 實驗室的研究小組，由 Paul Canfield 所領導，他是 Ames 實驗室資深物理學家、Iowa 州大物理與天文學特聘教授，則製造這些鐵基結晶體。
一項重要的突破是，該團隊為了這些研究，所證明的、能夠達成原子級平坦（atomically flat）且完全無碎屑（debris）表面的能力。沒有了這些條件，光譜成像 STM 技術將無法加以應用。不過當獲得第一張電子排列影像時，這個團隊很清楚他們遇到了與預期中十分不同的東西。
科學家們觀察到靜態的、奈米級的電子排列，測得約八倍個別鐵原子間的距離，且全都沿著某一結晶軸排列成直線，使人聯想到在液晶顯示器中分子的空間性次序。他們也發現，電子能以垂直於這些排列好之「電子液晶」態的方向，自由的通過材料。下一部將是觀察這些狀態在材料轉變成超導體時，如何影響其超導性。
"那麼，若我們能使我們在鐵基超導體中的觀察與銅酸鹽超導體中所發生的事產生關聯，那也許能幫助我們理解高溫超導性在這些材料中的整體機制。那樣的理解，接著能幫助我們設計新材料，在能源應用中具有改善過的超導特性，" Davis 表示。
※ 相關報導：
＊ Nematic Electronic Structure in the "Parent" State of the Iron-Based Superconductor Ca(Fe1-xCox)2As2
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/327/5962/181
T.-M. Chuang, M. P. Allan, Jinho Lee, Yang Xie, Ni Ni,＊ 研究者探索鐵超導體的磁性
S. L. Bud'ko, G. S. Boebinger, P. C. Canfield,
J. C. Davis
Science 8 January 2010: Vol. 327. no. 5962, pp. 181 - 184
doi: 10.1126/science.1181083
＊ 在強磁下超冷電子的奇特對稱（E8）
＊ 研究發現為何固體中的原子偏好某些結構
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