铁基超导材料的离子液体氢化研究

Ionic-liquid-assisted protonation in iron-based superconductors supplied a new carrier doping method, and also enable high-sensitive NMR in the materials. Based on our previous reserach, we plan to optimize the protonation conditions in the iron-based superconductors, calibrate the proton content in the iron-based superconductors, and supply mateirals for more studies. We further determine the critical transition temperature of the protonated materials by the magnetization and the transport measurements, and also determined the phase diagram and the spin fluctuations by NMR on different isotopes. Our goal is to search for high Tc phases in the iron-based superconductors, study the pairing symmetry and the pairing mechanism, and look for possible new magnetism and other electronic states.

借助于离子液体和门电极的氢化技术提供了铁基超导材料的载流子浓度调控方法，并使对材料进行敏感的氢核磁共振研究成为可能。基于我们前期研究，我们计划进一步优化铁基超导材料的氢化条件，并探索对氢的浓度进行定标，从而为各种物性研究提供条件。我们进一步结合磁化率测量和电输运建立材料在不同氢化条件下的超导转变温度，并通过多种同位素的核磁共振研究氢化导致的新相图和自旋涨落行为。我们的研究目标是探测在多个铁基超导材料中可能存在的更高的超导转变温度和新超导相的配对对称性、超导机理，以及其它磁性和新奇电子态等。

对强关联电子材料的掺杂、高压和强磁场调控研究能够促进新奇量子物态的探索和机理研究。本项目基于申请人开发的使用离子液体对材料进行氢化电子掺杂的调控方法，进一步对铁基超导材料等进行氢化研究，并拟提高氢化效率，发现新的超导相，对材料进行深度的物性研究。在本项目中，我们对铁基超导等材料进行氢化、高压和强磁场调控研究，取得了多项前沿成果。. 我们对二元铁基超导材料FeSe继续进行了氢化研究，通过优化氢化温度提高了氢化效率，并实现了更高的超导分数比；对ZrNCl，1T-TaS2和Bi2Se3等材料进行氢化掺杂，均发现了从绝缘或金属态到超导的转变现象；对新镍基块体材料进行了氢核磁共振研究，发现材料中的反铁磁自旋涨落现象，支持镍基超导薄膜中的超导可能是磁起源的微观机理。在本项目支持下，我们同时对量子磁性材料进行了一些特色的磁场调控研究和核磁共振测量，突出成果包括对准一维依辛反铁磁材料进行研究，在SrCo2V2O8中发现了符合横场依辛模型的一维量子临界点，在BaCo2V2O8中发现弱三维耦合在隐藏的一维量子临界点附近诱导的新奇自旋子束缚态，即E8代数态；通过对准二维三角晶格反铁磁材料TmMgGaO4的研究，首次在磁性材料中实现BKT相。. 在本项目支持下，目前已经发表SCI论文10篇，其中包括2篇《物理评论快报》论文，1篇《自然-通讯》论文；关于量子E8态的工作得到国外专家专门撰文点评。项目负责人在国际会议和研讨会做报告8次；培养优秀研究生4名，其中2名分别获中国凝聚态物理大会和中国低温物理会议最佳墙报奖各一次。