作者:英格丽德·法德利
（同organic）有机 霍尔效应中奇异金属贡献的幅度是成分x和温度T的函数，由氢的场依赖性估算
白色虚线是眼睛的向导，强调奇怪的金属R_H独立于x的区域的边界
在线上方，奇怪的金属霍尔只依赖于温度，与x成分无关，在线下方，这些贡献持续到零温度，表明与超导基态有直接联系
学分:自然物理(2020)
Hayes等人
在过去的几十年里，研究人员已经发现了许多具有非典型特性的超导材料，被称为非常规超导体
许多这种超导体都具有相同的反常电荷传输特性，因此被统称为“奇怪的金属”
" 加州大学伯克利分校(加州大学伯克利分校)和洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员一直在与世界各地的其他几个团队一起研究奇怪金属的异常传输特性
在最近发表在《自然物理》杂志上的一篇论文中，他们指出，在其中一种材料bafe 2(As1 xPx)2中，超导性和量子临界性通过霍尔效应联系在一起
几十年来，物理学家一直无法完全理解T-linear电阻率，这是在许多非常规超导体中经常观察到的奇怪金属的特征
2016年，加州大学伯克利分校和洛斯阿拉莫斯国家实验室的团队观察到超导体BaFe2(As1-XPx)2中磁场和温度之间存在不寻常的比例关系
标度现象通常在系统从一个阶段过渡到另一个阶段之前观察到(例如
g
从液体到气体)，称为临界点的时刻
这启发研究人员调查霍尔效应中是否也出现了类似的现象，霍尔效应是一种相关的电荷传输现象
“缩放行为的出现是因为在临界点附近，一些属性变得不变，”詹姆斯·G
进行这项研究的一名研究人员告诉《物理》杂志
（同organic）有机
“这是因为在所有长度和时间尺度上的临界点都存在相位波动
同样的基本现象导致了液-气转变中的临界乳光现象，但在目前的情况下，波动源于海森堡测不准原理
在我们最近的研究中，我们没有像以前那样清楚地观察到缩放行为，但是我们发现了一些我们没有预料到的事情
" 为了进行他们的实验，安提斯和他们的同事在劳伦斯柏克莱国家实验室(LBNL)合成了钡铁氧体(As1 XPx)2晶体，然后将它们放在洛斯阿拉莫斯国家实验室的高场设施下的强磁场下，该设施由国家科学基金会资助的国家高场实验室管理
在这个现场设施中，研究人员可以收集大量磁体时间的测量值
“获得这个磁铁时间是非常有竞争力的，它可以让你测量到65 T，”安提斯解释说
“每种材料都需要用多个样品分别测量，以确保重现性
总之，我们可能花了大约四周的时间来收集数据
" 由安提斯和他的同事进行的实验产生了许多有趣的结果
首先，研究人员发现霍尔效应似乎由两个不同的“项”组成:一个是与系统中电子数量简单相关的常规项，另一个是当BaFe2(As1-XPx)2接近其量子临界点时达到峰值的奇怪金属项
“将霍尔效应分为两种贡献在铁磁金属中是很自然的，因为系统有两种明确的贡献；金属中的载流子和磁性有序的自旋，”安提斯解释说
第二个贡献叫做反常霍尔效应
我们看到的似乎类似于反常的霍尔效应，但我强调没有铁磁性
这里，反常贡献似乎是由临界点附近的磁波动引起的
" 安提斯和他的同事揭示了两个关键事实来说明量子临界性和超导性之间的联系:第一个是在stran ge金属中，超导性出现在整个相图中；第二个是霍尔效应本质上是对粒子数量(即
e
电子或空穴)
研究人员观察到，在钡铁氧体(As1-XPx)2接近其量子临界点时观察到的异常效应只有在超导性停止时才会停止
此外，他们发现霍尔效应反常项的零温量值与超导温度系数的量值相关
这表明这种奇怪的金属对霍尔效应的贡献实际上是对负责超导性的新兴实体的一种度量
“还有第二个观察结果与之前观察到的比例不变性有关，”安提斯说
“在相图中一个被称为‘临界扇面’的区域(这个区域被认为是由波动主导的)，奇怪的金属贡献只取决于温度，就好像温度决定了系统中波动的尺度
最重要的是，奇怪的金属贡献与成分X无关，即使常规贡献改变了三倍或更多；这意味着奇怪的金属霍尔效应不仅仅是一种额外的电荷来源，而是来自所有电子在接近量子临界相变时的集体运动
" 当研究高Tc时，研究人员通常试图理解导致材料超导性的紧急激发
在传统超导体中，这些激发现在被认为是简单的电子或空穴
安提斯和他的同事们最近的研究可能最终阐明导致奇怪金属中超导性的激发的本质，这至今仍难以捉摸
此外，研究人员已经确定了一种策略，可以用来测量这些兴奋是否存在于材料中
“看到我们揭示的特性是否会延伸到其他超导体，这将是非常令人兴奋的，”安提斯说
“现在，我们希望将这些测量扩展到相图的不同部分和不同的化合物
这些都是漫长而复杂的实验，需要在高场实验室中进行大量的合成和时间(比如NHMFL)，但至少我们现在确切地知道我们在寻找什么
" 在接下来的研究中，研究人员还想开始寻找可以用来直接探测非常规超导体自旋自由度的策略和工具
事实上，大多数现有的方法倾向于检查材料的电荷自由度，这在很大程度上限制了它们在不同材料中的推广性
“霍尔效应总是会把这些混合在一起，我们很幸运，在这些材料中，它们分成‘传统’和‘奇怪的金属’两种贡献，”安提斯说
“但是，为了看到不同材料类别之间的共性，开发对系统的‘奇怪金属’部分更直接敏感的新探测器是很重要的
"
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