我科學家首次證實量子相變中量子金屬態存在

據科技日報11月18日報道，記者11月15日從電子科技大學獲悉，該校牽頭與北京大學、北京師範大學、清華大學、美國布朗大學等相關專家組成的研究團隊，在國際上首次完全證實高温超導納米多孔薄膜中量子金屬態的存在，為研究量子金屬態提供了新思路。該成果相關論文《超導—絕緣相變中的玻色金屬態》已在國際著名期刊《科學》上以“first release（首次發佈）”形式刊發。

量子材料以及量子相變是本世紀凝聚態物理與材料領域的研究熱點。自高温超導發現以來，二維量子金屬態的存在及其形成機制，是30餘年來國際學術界一直懸而未決的重要物理問題。根據安德森標度理論，由於量子干涉效應以及相位相干長度在零温下發散的特性，載流子在趨於絕對零度時會表現出局域化效應，因此理論上不存在二維量子金屬態。而儘管實驗上在各種二維超導體系發現了量子金屬態的可能跡象，但受低臨界温度的制約以及外界高頻噪聲的影響，二維量子金屬態是否存在仍存在着巨大爭議。

作為該校電子薄膜與集成器件國家重點實驗室的原創成果，在電子科技大學為第一單位、楊超為第一作者的研究論文中提出，通過調節反應離子刻蝕的時間，在高温超導釔鋇銅氧（YBCO）多孔薄膜中實現了超導—量子金屬—絕緣體相變；通過極低温輸運測試發現，超導、金屬與絕緣這三個量子態都有與庫珀電子對相關的h/2e週期的超導量子磁導振盪，證明量子金屬態是玻色金屬態，揭示出庫珀對玻色子對於量子金屬態的形成起到了主導作用。未來，這一對於量子金屬起源的探索成果，將會改變國際學界對量子材料的認識，推動量子器件領域的發展。

（陶玉祥 記者盛利）