最近，中国科学院物理研究所／北京凝聚态物理国家实验室(筹)SC8研究组在BaFe2-xNixAs2体系中电子向列相研究方面取得两项进展。在向列相的自旋关联研究中，他们利用中子散射验证了理论所预言的自旋关联长度各向异性。而在向列相的输运研究中，他们通过电阻测量发现了不符合简单伊辛模型描述的向列相临界涨落，并表明该涨落与电子向列型量子临界点直接相关。这些工作使研究人员更进一步理解了铁基超导体中向列相的相关问题。
首先，研究组在向列相自旋关联研究方面取得进展。如图1所示，欠掺杂铁基超导体BaFe2-xNixAs2低温下的磁结构为铁位有效磁矩沿a方向反铁磁、b方向铁磁排列，两铁原子层之间也是反铁磁排列。因此，对于处于反铁磁有序态的单畴晶体，其低能自旋涨落仅在反铁磁波矢Q1=(±1, 0)附近出现，而在其90°对称位置Q2=(0, ±1) 为零。一旦升温进入高温顺磁态，自旋排列恢复各向同性，自旋涨落也同时在Q1和Q2两个点存在且强度相同。理论上预言，如果电子向列相由自旋自由度驱动的话，那么即使在高温四方相的顺磁态(晶格和磁性均满足四重对称)，也将出现二重对称的自旋涨落分布，即Q1=(±1, 0)点自旋激发强度将大于Q2=(0, ±1) 点，两者差异随温度降低而显著增大，同时，自旋关联长度也将出现类似行为，体系将形成所谓的“自旋向列相”。这种自旋激发强度的各向异性已经在SC8组之前的中子散射实验研究中被证实(Science 345, 657 (2014))。最近，他们进一步对自旋关联长度的各向异性进行了研究。图2给出了Q1=(1, 0, 1)和Q2=(0, 1, 1)在不同温度下的磁激发峰，可以看出随温度二者之间的变化是不同的。通过峰宽，可以获得自旋关联长度。他们发现，在结构相变温度之上，在峰强出现各向异性的同时（图3a），关联长度的各向异性也开始出现（图3b）。在峰强与关联长度各向异性之间存在着明显的关联，与自旋向列相理论预言符合的非常好（图3c）。另外，通过上述数据计算的动力学磁化率随温度的变化关系可以用朗道相变理论来描述(图3d)，说明其可以视为自旋向列相的序参量。该研究结果支持了自旋自由度作为电子向列相主要驱动力的图像，并于最近发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters 117, 227003 (2016)）。