PRL：我國利用自主研發尖端儀器觀察到新的電子耦合模式

該成果由周興江小組、陳創天小組、許祖彥小組、趙忠賢小組等合作完成

3月20日，中科院物理所向外界宣布，中外科學家利用我國自主研制的尖端科學儀器，在高溫超導體中研究中取得了初步成果。這項成果是由中科院物理所周興江研究組，理化技術所陳創天研究組，物理所許祖彥研究組、趙忠賢研究組以及美國Brookhaven國家實驗室的Genda Gu博士，日本東京理工的T. Sasagawa 博士共同合作完成的。他們利用我國研制的國際第一臺真空紫外激光角分辨光電子能譜儀，在高溫超導體中研究中取得了初步成果，觀察到了一種新的電子耦合模式。相關結果發表在3月14日的《物理評論快報》(PRL)第100卷10期上，該論文同時被選為當期的“編輯提示”文章。

《物理評論快報》的審稿人認為，該論文通過激光角分辨光電子能譜，對Bi2212靠近費米面的電子色散，呈現了非常讓人印象深刻的數據。由于分辨率的提高以及高光電子強度，作者在節點方向的色散中觀察到幾個新的扭折，他們歸結為仍未探明的電子作用。這些特征在超導轉變溫度Tc以下出現，這表明他們可能對超導電性起重要作用。這些特征很細微，但數據具有非常高的質量，使結果得以清楚的呈現。由于該研究中揭示的新的特征可能和高溫超導電性相關，所以該工作會引起廣泛的興趣。

從2004年開始，周興江研究組、陳創天研究組和許祖彥研究組合作，利用我國具有自主知識產權的一種新型深紫外非線性光學晶體KBBF(KBe2BO3F2)和棱鏡耦合技術，結合深紫外激光產生技術和先進的光電子能譜研制技術，于2006年底研制成功國際第一臺真空紫外激光角分辨光電子能譜儀。利用真空紫外激光為光源的角分辨光電子能譜儀，具有超高能量分辨率(最高達0.36 meV)，高動量分辨率，超高光束流強度(達1015 光子/秒)，和對體效應敏感等獨特的優點，把光電子能譜技術的實驗精度提高到一個新的層次。

利用真空紫外激光角分辨光電子能譜儀具有的超高分辨率的獨特優勢， 在Bi2212高溫超導體中觀察到了兩個新的電子結構特征，而且實驗表明它們是在材料進入超導狀態后產生的。這些特征表明，高溫超導體中可能存在著一種新的電子耦合方式。對這些新的結構特征的進一步理解，可能為探索它們和高溫超導電性的關系，提供重要的信息。

真空紫外激光角分辨光電子能譜儀的研制成功，為科學家提供了新的高精度的實驗手段，將推動材料科學和物理的研究。這項工作，充分證明了自主研發尖端的科學儀器的重要性和可能性。

附：角分辨光電子能譜技術

角分辨光電子能譜技術，是研究材料內部電子狀態和最直接和最有力的實驗手段。它可以直接探測材料中電子運動的方向、速度、以及超導體中的能隙。自1986年高溫超導體發現以來，角分辨光電子能譜對高溫超導的研究，提供了許多重要的實驗信息，包括高溫超導體的超導能隙為各項異性的d波的實驗證據，正常態贗能隙的存在，以及高溫超導體中普遍存在的電子耦合的證據。隨著對超導機理研究的不斷深入，對角分辨光電子能譜技術的精度要求也越來越高。特別是要研究在高溫超導體中，電子和電子之間是如何配對時，就需要研究電子是如何與其它的實體，如材料中晶格的振動(聲子)，或材料中的磁結構，相互作用的(通常把這種作用成為多體相互作用)。但這種對精細電子結構的研究，需要光電子能譜儀具有高分辨率和穩定性。它是高溫超導研究中的重要方面，也是難度高及具挑戰性的實驗。