中外科学家利用中国研发尖端仪器共获新发现

3月20日，中科院物理所向外界宣布，中外科学家利用我国自主研制的尖端科学仪器，在高温超导体研究中取得了初步成果。这项成果是由中科院物理所周兴江研究组，理化技术所陈创天研究组，物理所许祖彦研究组、赵忠贤研究组以及美国Brookhaven国家实验室的Genda Gu博士，日本东京理工的T. Sasagawa 博士共同合作完成的。他们利用我国研制的国际第一台真空紫外激光角分辨光电子能谱仪，在高温超导体中研究中取得了初步成果，观察到了一种新的电子耦合模式。相关结果发表在3月14日的《物理评论快报》（PRL）第100卷10期上，该论文同时被选为当期的“编辑提示”文章。

    《物理评论快报》的审稿人认为，该论文通过激光角分辨光电子能谱，对Bi2212靠近费米面的电子色散，呈现了非常让人印象深刻的数据。由于分辨率的提高以及高光电子强度，作者在节点方向的色散中观察到几个新的扭折，他们归结为仍未探明的电子作用。这些特征在超导转变温度Tc以下出现，这表明他们可能对超导电性起重要作用。这些特征很细微，但数据具有非常高的质量，使结果得以清楚的呈现。由于该研究中揭示的新的特征可能和高温超导电性相关，所以该工作会引起广泛的兴趣。

    从2004年开始，周兴江研究组、陈创天研究组和许祖彦研究组合作，利用我国具有自主知识产权的一种新型深紫外非线性光学晶体KBBF(KBe2BO3F2)和棱镜耦合技术，结合深紫外激光产生技术和先进的光电子能谱研制技术，于2006年底研制成功国际第一台真空紫外激光角分辨光电子能谱仪。利用真空紫外激光为光源的角分辨光电子能谱仪，具有超高能量分辨率(最高达0.36 meV)，高动量分辨率，超高光束流强度(达1015 光子/秒)，和对体效应敏感等独特的优点，把光电子能谱技术的实验精度提高到一个新的层次。

    利用真空紫外激光角分辨光电子能谱仪具有的超高分辨率的独特优势， 在Bi2212高温超导体中观察到了两个新的电子结构特征，而且实验表明它们是在材料进入超导状态后产生的。这些特征表明，高温超导体中可能存在着一种新的电子耦合方式。对这些新的结构特征的进一步理解，可能为探索它们和高温超导电性的关系，提供重要的信息。

    真空紫外激光角分辨光电子能谱仪的研制成功，为科学家提供了新的高精度的实验手段，将推动材料科学和物理的研究。这项工作，充分证明了自主研发尖端的科学仪器的重要性和可能性。

附：角分辨光电子能谱技术

    角分辨光电子能谱技术，是研究材料内部电子状态和最直接和最有力的实验手段。它可以直接探测材料中电子运动的方向、速度、以及超导体中的能隙。自1986年高温超导体发现以来，角分辨光电子能谱对高温超导的研究，提供了许多重要的实验信息，包括高温超导体的超导能隙为各项异性的d波的实验证据，正常态赝能隙的存在，以及高温超导体中普遍存在的电子耦合的证据。随着对超导机理研究的不断深入，对角分辨光电子能谱技术的精度要求也越来越高。特别是要研究在高温超导体中，电子和电子之间是如何配对时，就需要研究电子是如何与其它的实体，如材料中晶格的振动(声子)，或材料中的磁结构，相互作用的(通常把这种作用成为多体相互作用)。但这种对精细电子结构的研究，需要光电子能谱仪具有高分辨率和稳定性。它是高温超导研究中的重要方面，也是难度高及具挑战性的实验。