如何评价最近刊登在 nature 上的常温超导实现

如何评价最近刊登在 nature 上的常温超导实现
如何评价最近刊登在 nature 上的常温超导实现

如何评价最近刊登在 nature 上的常温超导实现
最近看到了这篇文章,过来讲讲我的看法.手机码字,介绍的就简单些.
其实看法很简单,就是说这个东西大家要了解它并非一句常温超导而已,这个现象是全新的,目前大家对于他们看到的是不是超导信号,还存在争议.
介绍下工作的原作者,胡婉铮.原来是刚从中科院转到量子中心的王楠林教授组内的博士,后来毕业到德国汉堡从事博士后工作.
首先说超导.大家都知道超导就是温度低于一定值之后,电阻消失,磁场被排出超导体体内.对于常规的超导体,比如Hg,MgB2,他们的超导温度转变温度都很低（~30K一下）.当然在特殊条件下也可以很高,比如也是最近德国马普所的工作,在加超高压的情况下,H2S可以实现190K左右的超导（arxiv上的连接忘了,找到了补上）.而对于80年代发现的铜基超导体和21世纪的铁基超导体,他们的超导温度都远高于常规超导体.比如HgBa2CuO4+delta体系可以有94K.在铜基超导体中,承载超导的结构是CuO2面.大家一开始猜这个面越多就超导越好（具体逻辑这里就不详述了）.结果大家就冲着双层,三层去,发现在加压的情况下,分别可以到138K和168K（或许有记忆错误,大体数值应该对）.但是再往后就不行了.后来有一群人觉得这个东西搞薄膜可以提高超导转变温度,于是复旦一堆人又搞了FeSe薄膜,使得超导温度相对于铁基体材料又有较大提升.然而这些距离常温都还很遥远.
接着讲讲近几年凝聚态内大家在搞的超快光谱学.超快光原理,历史什么的我确实不懂,就不多提了.说的简单些,当一个电磁场打在材料上,必然会与晶体内带点体系耦合,使得体系内产生激发.一般来说,我们研究的都是近平衡态,决定材料电性质的费米面行为,晶格动力学结构都是稳定的.但在一个光刚刚打在材料上的时候,体系还远离平衡会发生什么呢?这个就是大家在凝聚态领域内用超快光谱学的想法.我们可以观察透射、反射,或者拿来做角分辨光电子谱,各种各样的方法研究体系布里渊区内的故事.
好的,这篇工作.11年的时候,大家发现如果用刚刚搞出来的太赫兹激光（能量和声子能量差不多,基本可以理解为可以和声子共振吸收）,可以“融化晶格”（melt）.在一些复杂氧化物中,大家就可以拿来融化一些电子序,从而导致绝缘体到金属的相变,接着诱发超导.令人惊奇的是,大家居然在YBa2Cu3O6+x体系里面观察到了常温信号.然而这个信号只能持续ps量级,他们所观察的物理可以说还是时域的.主流的观点还搞不清楚他们看到的是不是超导,学界有争议.可以认为是"a healthy dose of skeptism".他们最近的文章说,他们利用了IR声子模和4中对称性名称为A1g的Raman声子模的强耦合,4种Raman声子模都对应着apical的O原子（CuO2面边上的一个氧原子,普遍在所有的Cu基超导体中存在）向CuO2面的靠近,以及CuO2面自身的buckling.其中buckling的这个模式,种种迹象表明他似乎等效于一个更高的掺杂（在这些体系中,平时改变掺杂会改变转变温度）,另外也会抑制诸如电子密度波序（CDW）的电子序（这个东西大家目前认为他对超导有抑制作用）.但是这篇12月4号发出来的nature也指出,这些都是对这个东西研究的开始.
他们这个工作必须在双层CuO2面的结构内才能实现,是因为IR模和Raman模的对称性的原因（具体也不说了）.所以胡婉铮同学也在积极寻求北大李源老师组刚刚长出的高质量双层HgBaCuO单晶的样品.
在我看来,这个现象的意义更多的在于可以为超导基础研究带来新的角度（换句话说,再次炒热这个领域,虽然它是凝聚态的王道,不过大家炒冷饭也炒了好多年了）.非平衡态下,我们可以实现很多在平衡态下实现不了的系统状态,使得某些序被抑制,某些被增强,这样与过去的研究对比,可以更好地厘清高温超导这个复杂问题的头绪（换句话说,除了累计实验数据,过去大家对于超导的认识,还停留在现象学上）.高温超导研究的大致想法就是：反正超导相本身我们是没什么希望研究清楚了,就研究研究超导相边上可能出现的相吧.这20年里面发现的stripe phase,psuedogap,CDW,SDW,two-magnon一系列电子序,都出现在超导附近,他们都有可能与超导之前存在相互作用.厘清他们的关系确实是向搞清楚高温超导原理进军的突破口.如果这个体系里面什么东西都混在一起,自然是不好研究的,如果能够disentangle某些东西,这会非常有趣.希望ultrafast spectroscopy能够带来这样的机遇.