近日，中國科大國家同步輻射實驗室吳自玉教授研究小組和微尺度物質科學國家實驗室陳仙輝教授研究小組利用X射線吸收譜學，在三維原子尺度上研究了鐵基超導材料的同位素效應，取得了重要進展。這一成果發表在4月29日自然出版集團的Scientific Reports(《科學報告》)上。
自2008年鐵基超導材料被發現以來，一直是凝聚態物理的重要研究熱點之一。然而對鐵基超導機制的理解存在著廣泛的爭議。繼陳仙輝研究組和吳自玉研究組利用Tc和磁測量首次發現鐵基超導材料的同位素效應之后，他們又利用新發展的同位素微觀效應的溫度依賴EXAFS探測方法，研究了鐵基超導材料的同位素效應的微觀機制。最新的研究指出，對于Ba0.6K0.4Fe2As2超導體，同位素摻雜對Fe-As和Fe-Fe的平均健長和靜態分布幾乎沒有影響，但調制它們的熱無序分布;通過關聯愛因斯坦模型可以精確獲取不同鐵同位素樣品的Fe-As和Fe-Fe特征振動頻率，從而測定了Fe-As和Fe-Fe局域晶格振動的同位素效應因子。這種微觀方法測得的同位素效應因子與電阻和磁化率測量的同位素指數基本相同，進一步表明電-聲子相互作用在Ba0.6K0.4Fe2As2的超導機制中扮演著重要作用。同時，Fe-Fe和Fe-As振動分別分布于不同的垂直平面，它們幾乎有相當的同位素效應，表明Ba0.6K0.4Fe2As2具有與銅基高溫超導材料不同的三維超導特性。
同步輻射光源具有高分辨率、高單色性、強穿透性、寬頻譜等優異特性，已成為前沿科學研究的重要平臺。吳自玉研究組發展的一系列的基于同步輻射裝置的新方法和新技術，可用于研究超導材料、磁性材料以及各種低維材料的微觀局域電子/ 原子結構。
本項目獲得中國科學院知識創新工程和國家自然科學基金委的資助。
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