SC2-发展离子液体调控技术揭示铁基超导与奇异金属态间量化规律

高温超导微观机理是凝聚态物理最具挑战的科学难题之一。当高温超导电性被外场破坏后,其正常态电阻率会展现出随温度线性变化(从高温延伸至接近绝对零度)的“奇异金属”行为。十年前,研究人员发现奇异金属正常态与高温超导之间存在着密切联系,探究两者间量化物理规律是揭示高温超导微观机理的重要路径。然而高温超导材料组成结构复杂,传统的合成与表征手段难以获得足够数量的高精度数据,定性到定量认识过程极具挑战,因此亟需发展新的实验手段实现对单一变量的高效、高精度控制。鉴于此,中国科学院物理研究所超导国家重点实验室金魁研究员团队发展了材料基因工程连续组分单晶薄膜实验技术,在1平方厘米的SrTiO3单晶衬底上实现精细的元素配比调控,成功制备出具有单晶品质、化学组分连续变化的高温超导La2-xCexCuO4薄膜 (0.10 ≤ x ≤0.19)。同时,结合跨尺度表征技术,将物性分辨率提升两个数量级(从10-2至10-4),首次揭示超导转变温度Tc与奇异金属线性电阻斜率A1间的量化规律,即Tc∝A10.5【Nature 602, 431 (2022)】。接下来一个关键的问题是:Tc和A1之间的0.5次幂关系是否具有普适性及其物理意义是什么?尽管已有的研究数据表明空穴型铜氧化物和有机超导体也符合这一趋势,但由于其数据点较少,缺乏系统性的数据从而难以给出准确的结论。