复旦大学物理学系教授修发贤课题组在准一维超导体Ta2PdS5纳米线的研究中获重要进展。相关研究成果日前在线发表于《自然—通讯》。

  量子格里菲斯奇异性自理论提出至今，实验科学家只在少数三维铁磁体系和二维超导体系如镓薄膜中观察到了相变中的临界指数发散现象，而格里菲斯奇异态是否存在于更低维度的体系中一直未有实验证实。

  为了寻找更低维体系中的量子格里菲斯奇异性，修发贤课题组研究了新型准一维超导体Ta2PdS5。由于其独特的晶体结构，块材的Ta2PdS5晶体可以利用胶带机械剥离法制备成厚度70~300纳米、宽度0.1~2微米的长条状纳米线。有趣的是，通过输运测量发现，与块材中不同的是，纳米尺度Ta2PdS5中的超导具有准一维超导的属性。如器件的I-V关系曲线具有多个跳跃和回滞，器件的临界电流随温度变化符合准一维的Bardeen公式等特征。研究人员通过进一步对Ta2PdS5的超导穿透深度等多个方面的研究，证实了Ta2PdS5纳米线中的超导的确具备准一维特性。

  同时，研究人员发现在超导—金属量子相变临界点附近，其相邻温度等温磁阻曲线的交点在相图上是一条连续的线，而并非如一般超导—金属相变那样交于同一临界点，交点处的磁场随着温度改变而变化而并非是同一个值；通过进一步对样品磁阻的有限尺寸标度分析发现，在接近量子相变临界点时，体系中的动力学临界指数在逼近绝对零度或临界磁场时并非为一常数而是表现出发散的行为。这些特性都是量子格里菲斯奇异性的直接有力证据。

  专家表示，这项研究成果首次将量子格里菲斯奇异性扩展到准一维超导体系中，对于深入理解量子相变临界点附近的无序涨落和准一维超导具有重要意义；同时，新型准一维超导Ta2PdS5纳米线在研究中所展现出的独特物理属性也表明其在量子计算器件方面具有相当广阔的应用前景。