量子Griffiths相变是物理学重要的科学问题之一,然而实验上直接观测到量子Griffiths奇异性,非常困难。超导体作为一种重要的量子物质和物相,其量子相变与量子临界点现象已得到学术界的广泛关注,但直到Z近仍未在超导中发现量子Griffiths奇异性行为。
Z近,QUANTUM DESIGN公司在北京大学量子材料科学ZX的用户王健研究组,与ZX谢心澄教授、林熙研究员、王垡研究员,以及清华大学的薛其坤院士和马旭村研究员等人合作,在三个原子层厚(小于1纳米厚)的Ga(镓)薄膜中发现了二维超导和超导-金属相变行为。研究人员发现,Ga超导薄膜中超导-金属相变对应的临界点随着温度变化形成了一条临界线。相应的临界指数在临界线上连续变化,在趋近零温量子临界点时会发散,而不是通常认知的固定值。因此,传统的超导量子相变理论无法解释该实验结果。分析表明该相变正是理论上预测已久的量子Griffiths奇异性。这是首次在低维体系以及超导体系中发现和证实量子Griffiths奇异性,并且有可能是对超导-金属相变的具有普适性的物理解释。这项工作不仅是发现了一种新的量子相变,而且对超导(包括高温超导)等量子材料体系中量子临界行为的理解提供了新的思路。相关文章于2015年10月15日提前在线发表在Science上(Science DOI: 10.1126/science.aaa7154)。
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三个原子层厚的镓薄膜超导与临界指数在靠近量子相变点(零度)时的发散行为
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