11月12日，《物理评论B》（Physical Review B）在线发表了国家脉冲强磁场科学中心用户中国科学院物理研究所金魁研究员与南开大学的合作研究成果，论文题为“Correlation between H-linear magnetoresistance and T-linear resistivity in the strange-metal state”。该研究依托脉冲强磁场设施，在高温超导材料的奇异金属态研究中取得重要进展，首次揭示了不同高温超导体系中线性磁电阻与线性电阻之间的普适性关系。中心杨明副教授提供了关键的强磁场科学测量。

高温超导体的正常态电阻率在很宽的温度范围内表现出随温度线性变化的行为，被称为“奇异金属态”。该现象被认为是理解高温超导机理的重要突破口。近年来，实验上发现在奇异金属态中，磁电阻也表现出与磁场呈线性依赖的关系，与传统金属中的二次方行为截然不同。尽管线性电阻与线性磁电阻在多种高温超导材料中均有发现，但它们之间的内在联系尚未明确，阻碍了对奇异金属态微观机制的深入理解。

针对这一问题，研究团队选取具有118K超导转变温度的三层铜氧化物Tl₂Ba₂Ca₂Cu₃O₁₀₊_δ薄膜，利用最高达55T的脉冲强磁场开展了系统的高场电输运测量。研究发现，在低温强磁场下，该材料的正常态电阻率不仅随温度线性变化，也随磁场展现出显著的线性依赖行为。随着温度升高，线性磁电阻逐渐转变为二次方行为，这一变化在不同类型的高温超导材料中普遍存在。进一步地，通过提取多种铜基和铁基超导体的线性电阻系数α与线性磁电阻系数β，发现尽管这些材料在晶格结构、费米面和超导转变温度上存在显著差异，但其无量纲比值β/α均处于同一数量级（平均值0.40±0.22）。这一发现表明，随温度的线性电阻与随磁场的线性磁电阻可能源于共同的物理机制。研究团队进一步结合玻尔兹曼输运理论对磁电阻进行了模拟分析，提出动量依赖的各向异性散射可能是导致不同高温超导材料中出现线性磁电阻的起源，该机制也与高温超导的电子配对密切相关。

铜氧化物Tl-2223在不同温度下电阻率随磁场的变化行为，其强烈依赖于温度和磁场强度，表现出从低温线性磁阻到高温平方磁阻的过渡特征

该研究利用了脉冲强磁场设施提供的高场、变温输运测量条件，首次建立了线性磁电阻与线性电阻之间的普适性关系，这一关键实验数据直接揭示了温度与磁场对高温超导电子输运的协同调控作用，为阐明奇异金属态的本质提供了重要证据。

论文链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/zlqq-zf1b