理解高溫超導背后的機制仍然是凝聚態物理中最具挑戰性的問題之一。在各種非常規超導體家族中，鐵基超導體成為一種特別引人入勝的體系，因為它表現出復雜的電子結構和超導性質。近年來，一個特別的概念——量子格里菲斯奇異性(QGS)——已成為解開這些非常規超導體復雜性的潛在關鍵。

QGS是一種理論結構，描述了量子相變附近的一個區域，在那里可以形成罕見的局域自旋簇或其他自由度。這些嵌入在宿主材料中的團簇，引入了能量尺度的分層分布，導致異常的熱力學和動態特性。雖然在低維系統和某些磁性材料中進行了廣泛研究，但三維QGS在鐵基超導體中的存在及其影響一直是研究的主題。

最近北京大學研究人員發表的一篇論文，為塊狀鐵基超導體中存在三維 QGS提供了令人信服的證據。(www.wS46.com)

量子格里菲斯奇異性

為了理解QGS，必須建立對量子相變的基礎理解。與在有限溫度下發生的經典相變不同，量子相變發生在零溫下，因為控制參數(如壓力或磁場)被調諧。在這些轉變附近，量子漲落成為主導，導致臨界行為。

然而，QGS引入了一層復雜性。它源于淬火無序的存在，例如雜質或缺陷，它們可以產生具有不同于塊狀材料性質的局部區域。這些區域，通常稱為格里菲斯區域，可以充當稀有的、能量上有利的簇。這些簇的分布遵循冪律形式，導致分層的能量景觀。

QGS的影響是深遠的。它會導致發散的動態臨界指數，表明異常緩慢的弛豫時間。此外，QGS還可以產生格里菲斯相，其特征是非遍歷行為和常規標度律的分解。預計該相將表現出一系列非常規特性，包括異常的傳輸、磁性和熱力學行為。

實驗證據

雖然QGS的理論框架已經建立，但在像鐵-砷化物這樣的復雜材料中進行實驗驗證具有挑戰性。然而，最近的突破為塊狀樣品中存在三維QGS 提供了令人信服的證據。

QGS 的關鍵實驗特征之一是正常狀態中存在廣泛的非費米液體狀態。該狀態的特征是電阻率、比熱和其他物理量的溫度和磁場依賴性異常。在各種鐵化合物中都觀察到了這種行為，這表明QGS 可能是這些異常現象背后的原因。

此外，對超導轉變的詳細研究揭示了類似格里菲斯情景的證據。上臨界場的溫度依賴性和轉變時的比熱躍變與BCS理論存在偏差，而與QGS的預測一致。廣泛的超導波動機制的觀察，延伸到遠高于臨界溫度，支持了分層能量景觀的想法。

為了進一步鞏固三維QGS的證據，采用了中子散射、核磁共振和介子自旋弛豫等先進的實驗技術。這些研究提供了對格里菲斯區域的微觀性質及其對材料的電子和磁性質的影響的見解。

影響和未來方向

在塊狀鐵基超導體中發現三維QGS對我們理解這些復雜材料具有深遠意義。這表明，通常被認為是有害因素的無序可能在形成超導特性方面起著至關重要的作用。此外，QGS 為這些超導體中奇異的正常狀態行為和非常規配對機制提供了一種潛在的解釋。

未來的研究工作將側重于闡明格里菲斯區域的精確性質及其與其他電子和磁自由度的相互作用。更深入地了解鐵基超導體中的QGS，可能為開發具有增強超導性能的新型材料鋪平道路。