一项新的实验发现，铁基超导体中的自旋涨落会有一个优选的方向，这表明了这些材料中的超导性有一个潜在的机制。

在传统的超导体中，让电子配对成功并在没有阻力的情况下流动的机制已经有了相当好的理解。然而，在非常规的铁基超导体中，载流电子的自旋与铁原子的磁矩相互作用增加了复杂性，使这一现象更难解释。

来自中国科学院物理研究所的罗会仟及其同事已经着手通过表征铁磷化物超导体的自旋动力学来阐明物理学家对这些材料(如CaK(Fe_1−xNi_x)₄As₄)中超导性的理解。

CaK(Fe_1−xNi_x)₄As₄)是一种双层化合物，其中的砷化铁镍层将钙和钾的交替层分开。这种材料表现出的一种磁性顺序被称为“自旋涡旋晶体”，其中的铁原子位于正方形晶格之上，其自旋指向正方形的中心。罗会仟及其同事使用极化中子散射来探测样品的自旋涨落，该样品中的这种自旋涡旋顺序与超导性共存。

研究人员发现，自旋经历了低能自旋涨落，这往往会使自旋轴旋转到垂直于铁镍砷化层的排列。他们将这种优选的波动轴归因于铁原子和巡回电子间的自旋轨道耦合。

研究小组还观察到，这种偏好在超导状态下最为强烈，但在超导临界温度之上仍会持续存在。因此，他们认为这种效应提供了一种潜在的超导机制：当材料冷却至其临界温度时，涨落会通过帮助流动电子配对来促进超导性。

先前的研究发现，铁磷化物超导体的其他磁性顺序也表现出这种优选的自旋涨落方向。罗会仟和他的同事说道，这表明了所有这些材料由自旋驱动超导性的这一共同机制。（编译:Qtech）