闻海虎中国科学院物理研究所，超导国家重点实验室

超导国家重点实验室 National Laboratory for Superconductivity 长盛不衰的超导研究闻海虎中国科学院物理研究所，超导国家重点实验室杰出青年10周年纪念会

零电阻特性 1913年获得诺贝尔物理学奖 1908 年荷兰 Leiden 大学的 Kamerling Onnes小组将 He 液化，1911年测量水银 Hg 的电阻温度曲线时发现在 4.2 K （零下269度）左右电阻突然消失。此性质被命名为超导性。随后发现了大批的单元素金属超导体。

BCS 理论－电声子相互作用 1972年获得诺贝尔物理学奖

超导转变温度与时间的关系

Cu-O 面 高温超导体结构的特殊性载流子库 1988 年诺贝尔物理学奖 La2-xSrxCuO4

高温超导体结构的特殊性 • P.W. Anderson, Science 235, 1196(1987). • 准二维特征，关键结构是Cu-O面 • 超导电性是通过掺杂Mott 绝缘体而实现的 • 原有的金属理论从根本上可能不适用

d-Band 3d9 态密度能量 Lower Hubbard Band Upper Hubbard Band 态密度 U 能量 Mott 绝缘体和Hubbard 模型 t=0.3eV, U = 2 eV

P. W. Anderson, R. B. Laughlin, A. A. Abrikosov 在此领域孜孜以求。 D-wave or S-wave ? D-wave pairing Temperature AF ？ SC SC Electron Hole doping 江山如此多娇引无数英雄竞折腰 T(K)

高温超导体与常规超导体的区别 高温超导体常规超导体 T*以上 Tc以上 Tc以上 Tc以下 Tc以下

高温超导体目前的研究领域 磁通物理超导机理应用新超导体探索

新超导体不断被发现 1991：C60Cs2Rb 超导, Tc = 33 K ， Nature 350， 600(1991)， Science 254， 989(1991). 2000：UGe2巡游电子磁性超导， Tc＝ 0.4 K， Nature 406， 587(2000). 2001：ZrZn2铁磁超导 Tc＝ 0.3 K，Nature 412，58(2001). 2001:高压诱导绝缘体硫和硼变成超导，Tc＝ 7 K， 16 K， Science 293， 272(2001). 2001：MgB2， Tc ＝ 40 K， Nature 410, 63(2001). 2003：NaxCoO2.yH2O，Tc = 4.5 K, Nature 422, 53(2003). 2004: KOsO3 , Tc = 9 K, Cond-mat: 0402006. 2004: B doped diamond, Tc = 4.5 K, Nature428， 542(2004).

ZrZn2铁磁超导 Tc＝ 0.3 K，Nature 412，58（2001）。 UGe2巡游电子磁性超导， Tc＝ 0.4 K， Nature 406， 587（2000）

新时期超导研究观念上的转变 从单纯在电声耦合图像下追求超导温度的提高，逐渐转变到重视新机制等物理问题。氧化物超导体机理的研究对这种转变起到了重要作用。而这种转变具有重大的意义：首先它能够拓展固体物理的知识范畴，促进科学的发展，同时它将带来人们意想不到的高温超导体。伴随氧化物超导体的研究，人们发现了很多其他非常规电子态物质，如巨磁电阻材料，自旋极化材料，等。这些将大大拓展我们的研究领域，而且带来工业上的革命……

高温超导体磁通动力学研究

M Meissner 混合态 H Hc1 Hc2 II 类超导体量子磁通线 2003年获得诺贝尔物理学奖

高温超导体中剧烈的磁通运动 Hai-Hu Wen, 综述文章，Developments of high temperature superconductors, Edited by A. Narlika, NewYork， Nova publishing company, Vol.42 pp.309-350 (May,2002).

常规超导体的涡旋态相图 H Hc2(T) Norml state Hirr(T) Mixed state Hc1(T) Meissner phase T

高温超导体温度磁场相图 Hc2(T) 自旋能隙打开 H 超导凝聚磁通液态量子隧道效应磁通固态 T

关于过掺杂高温超导体上临界磁场的错误认识的澄清关于过掺杂高温超导体上临界磁场的错误认识的澄清

高温超导体上临界磁场规律的错误认识 热力学相变要求 ? 极度正曲率的上临界磁场是不好理解的，作为高温超导体的一个重要反常性质被写入教科书。 A. P. Mackenzie, et al., Phys. Rev. Lett.71, 1238(1993). M. S. Osofsky, wt al., Phys. Rev. Lett.71, 2315(1993).

韩汝珊著《高温超导物理》（257页） 1998年北京大学出版社出版

H. H. Wen, et al., Phys. Rev. Lett.82, 410(1999) • H. H. Wen, et al., Phys. Rev. Lett. 85, 2805(2000) • H. H. Wen, et al., PNAS 97, 11145 ( 2000 ).

Explanation of the exotic superconductors by a valence-fluctuation pairing mechanism. B. Brandow, Philos. Mag. B80, 1229-1297(2000). 必须指出的是，有这种所谓反常特征的结果都是在电阻测量中获得的。最近闻等人阐明这样确定的上临界场实际上包含了磁通运动的行为，因此，并不奇怪这样的临界场会给出一个反常正曲率行为（并非真正的上临界）。…

… 直到闻等人的工作出来之前，一直没有人指出来利用常规电阻法确定上临界场的瑕疵。这个发展同 2D 有机导体中的情形很相似，人们利用电阻法确定的上临界场具有高度反常，但是更可靠的比热和磁化测量的结果却未能看见这些反常。… 因此讨论在温度趋向于零时的上临界场行为是不合适的，直到实验上的不确定性被完全排除之后。

高温超导体临界涨落及电子态相图 推论：过掺区超导体可能具有本征不均匀性。部分区域与欠掺区具有同样的临界涨落，因此超导的起源可能一样。它们在超导态和正常态性质的显著差别起因于过掺区的电子态的宏观相分离。

高温超导体中2D涡旋玻璃特性的研究

2D涡旋玻璃标度： YBCO monolayer thin film Dekker C, et al. Phys.Rev.Lett., 1992, 69: 2717.

2D 涡旋玻璃标度 2D 情况下没有非对角长程序，因此 2D 涡旋玻璃系统的关联长度在 T=0 发散一个尺度为 L 的涡旋激发能量为小电流时 L 被 2D所截断另外Lorenz 力所做的功为： Dekker C, et al. Phys.Rev.Lett., 1992, 69: 2717.

lnE <0 =0 >0 lnj H.H. Wen, et al.,Phys.Rev.Lett. 79, 1559-1562 (1997).

H. H. Wen et al.Phys. Rev. Lett. 80(17), 3859-3862 ( 1998 ).

证明布拉格磁通玻璃在低温下没有截至点

Bragg 磁通玻璃相变有没有截至点？ M. F. Goffman, J. A. Herbsommer, F. de la Cruz, T. W. Li, and P.H. Kes (荷兰 Leiden 实验室著名教授) Phys. Rev. B 57, 3663（1998）.

相变  平衡态 平衡态  没有信号可以测量创新思路：制备一个离平衡态不远的亚稳态，通过长时间的弛豫测量，最后获得磁通系统相变信息。 T = 5 K S L Li, H. H. Wen,Phys. Rev. B 65, 214515 (2002).

B. Kalisky, A. Shulov, Y. Yeshurun, Phys. Rev. B 68, 012502(2003). 引用：S L Li, H. H. Wen, Phys. Rev. B 65, 214515 (2002). 最近李和闻的工作特别有意思。这些作者使用整体磁测量技术演示，在低温下，在长时间尺度磁化第二峰会再次出现，并且把这个出现与内部磁场分部的亚稳态的弛豫联系起来，而这个亚稳态远离平衡态。我们的磁光结果支持他们的结果，并且对于这个效应给出了一个更细致的物理解释…

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