块体非常规铁基超导体中的三维量子格里菲斯奇点

奇异量子相变的探索一直是凝聚态物理的关注重点。相变中的临界现象完全由普适性类决定，普适性类由空间和/或序参量控制，与微观细节无关。量子相变是一类因量子涨落而发生的相变，受系统在零温极限下的某些参数调节。超导体-绝缘体/金属相变是量子相变的经典例子，40多年来一直受到深入研究。无序性被认为是最重要的影响因素之一，因此受到了广泛的关注。在相变过程中，系统通常满足标度不，因此普适性类将以单个临界指数为特征。相比之下，量子格里菲斯奇点的特殊之处在于它打破了传统的标度不，奇异物理由此诞生。

格里菲斯奇点的物理起源于1969年，当时美国物理学家格里菲斯提出了一种打破标度不的相变，临界指数趋于发散而不是保持不变。量子格里菲斯奇点是指量子相变中的格里菲斯奇点。自量子格里菲斯奇点被提出以来，它只在传统的低维超导薄膜和少数三维铁磁体中被观察到。三维超导体和非传统高温超导体中量子格里菲斯奇点的存在尚未得到实验证实。这种证实将有助于理解非常规高温超导的机制。

近日，北京大学物理学院国际量子材料研究中心、北京量子信息科学研究院、北京大学纳米器件物理与化学重点实验室陈建浩研究员课题组对非常规高温超导块状单晶CaFe 1-x Ni x AsF中的量子格里菲斯奇异性进行了研究。他们与合作者首次生长出一系列高质量欠掺杂CaFe 1-x Ni x AsF块状单晶，并在磁场驱动的超导-金属相变中观察到准二维到三维各向异性量子格里菲斯奇异性的演化。他们发现了稳健的量子格里菲斯奇异性，其持续时间可达5.3 K，并且可在平行和垂直磁场下在晶体中诱发。该项研究不仅揭示了量子格里菲斯奇异性在三维非常规高温超导体系中的普遍性，还预言了在更多非常规高温超导家族(即镍基和铜基超导体)中发现量子格里菲斯态的​​可能性，可能进一步促进对非常规高温超导机制的认识。该项研究成果于2024年发表在《国家科学评论》上，题为《块体铁-磷化物超导体中的三维量子格里菲斯奇异性》。陈建豪研究员为该文章的通讯作者，共同第一作者包括北京大学物理学院国际量子材料中心博士后刘少波、博士生田丛宽和大连理工大学物理学院助理教授蔡永庆。

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