URu2Si2或将助力高温超导体实现（三维相图 量子相

来自 实验室仪器网

URu2Si2材料已显示出广泛的应用前景，如高温超导体。法国国家强磁场实验室(LNCMI/CNRS)和格勒诺布尔阿尔卑斯大学的一个研究小组，现在与日本冈山大学和东北大学科学家合作，在高压和强磁场的组合下对URu2Si2进行了系统研究。

开展这项研究的科研人员之一William Knafo说：URu2Si2的情况相当特殊。这个系统中存在着一个神秘的相，尽管经过30多年的研究，发表了数百篇关于这个主题的科学论文，但到目前为止，它还没有被识别出来。URu2Si2中这个 隐藏有序 的识别，仍然是固体物理学中最具挑战性的问题之一。

研究并不是试图直接理解URu2Si2中神秘的 隐藏秩序 阶段。而是想要收集新的元素，这些元素最终可以在未来帮助这一探索。更具体地说，目标是确定三个参数（即磁场、压力、温度）的组合如何影响隐藏有序相，并使材料中的其他量子相稳定。研究实验是当今最先进的实验，它结合了三种极端条件：强磁场、高压和低温。并在LNCMI-图卢兹产生了强磁场，这是法国国家高磁场实验室的脉冲场地点，而法国国家高磁场实验室又属于欧洲磁场实验室。

在实验中产生了高达60特斯拉的脉冲磁场（大约是地球磁场的100万倍），这些脉冲的总持续时间为300毫秒。然后，科研人员使用由电容器组制成的发电机，最大能量为14兆焦耳，但充电功率为3兆焦耳，产生数千安培的电流，并将其发送到电阻磁铁。目前，世界上只有几个位于美国洛斯阿拉莫斯、日本东京、德国德累斯顿、中国武汉和图卢兹的设施支持这种强磁场研究。

研究使用了一个压力室，它可以在温度降至1.4Kelvin（也就是绝对零度 273.15摄氏度）以上1.4度的标准氦低温恒温器内获得高达4千兆帕斯卡（比大气压高出4万倍）。研究对安装在压力室中心1毫米直径孔内的两个小样本进行了电阻测量，一个样本是所研究的材料URu2Si2，第二个样本是压力计。然后将四个微小电触点焊接到URu2Si2上，最终能够测量材料的电阻。科学家经常使用URu2Si2金属来测试与量子相变、量子临界性和非传统超导相关的理论。

主要科研成果

为了确保脉冲磁场实验的成功，所使用的样品和导线必须仔细准备。研究主要成果是确定了URu2Si2的三维相图，其中的三个维度是磁场、压力和温度。得到了隐藏有序相的边界，也得到了这个系统中其他量子相的边界：自旋密度波、反铁磁性、偏振顺磁等。在高压下，场诱导的自旋密度波和隐藏有序相从URu2Si2中消失，但它表现出反铁磁性。此外还表明，材料中的大量相界是由特定参数的场和压力依赖性控制。

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