Закон домов

Логарифмический график сверхтекучей плотности в зависимости от произведения проводимости на постоянном токе и критической температуры для: купратов ( плоскость ab и c ось _{), пниктидов, элементов, TiN, Ba 1-x} K _x BiO ₃ , MgB ₂ , органических веществ. SC, фуллерены, тяжелые фермионы CeCoIn ₅ , SC, индуцированные отрицательным U, Tl _x Pb _1−x Te и Y ₂ C ₂ I ₂ . Серая полоса соответствует ρ _s0 = (110 ± 60) σ _dc T _c (единицы те же, что и в оригинальной статье Nature).

В сверхпроводимости представляет собой эмпирическое соотношение, которое гласит , закон Хомса что сверхпроводник критическая температура ( T _c ) пропорциональна прочности сверхпроводящего состояния для температур значительно ниже T _c, близких к нулевой температуре (также называемой полностью сформированной сверхтекучей плотностью, $\rho _{s0}$) умноженный на удельное электрическое сопротивление $\rho _{dc}$ измеряется чуть выше критической температуры. В купратных высокотемпературных сверхпроводниках соотношение имеет вид

$\rho _{dc}^{\alpha }\,\rho _{s0}^{\alpha }/8\simeq 4.4\,T_{c}$,

или альтернативно

$\rho _{s0}^{\alpha }/8\simeq 4.4\,\sigma _{dc}^{\alpha }\,T_{c}$.

Многие новые сверхпроводники анизотропны, поэтому удельное сопротивление и плотность сверхтекучести равны. тензорные величины; верхний индекс $\alpha$ обозначает кристаллографическое направление вдоль которого измеряются эти величины. Обратите внимание, что это выражение предполагает, что проводимость и температура были пересчитаны в единицы измерения. см ⁻¹ (или с ⁻¹ ), и что сверхтекучая плотность имеет единицы см ⁻² (или с ⁻² ); константа безразмерна. Ожидаемая форма сверхпроводника грязного предела BCS имеет немного большую числовую константу ~ 8,1.

Закон назван в честь физика Кристофера Хоумса и впервые был представлен в журнале Nature от 29 июля 2004 года . и был предметом статьи Яна Заанена «Новости и взгляды» в том же выпуске. в котором он предположил, что высокие температуры перехода, наблюдаемые в купратные сверхпроводники обусловлены тем, что металлические состояния в этих материалах столь же вязкие, как и разрешено законами квантовой физики. Более подробная версия этого масштабного соотношения впоследствии появилась в Физический обзор B в 2005 г., в котором утверждалось, что любой материал, попадающий на линию масштабирования, скорее всего, находится в грязный предел (длина сверхпроводящей когерентности ξ ₀ намного больше длины свободного пробега l в нормальном состоянии , ξ ₀ ≫ л ); однако статья Владимира Когана в Physical Review B в 2013 году показала, что соотношение масштабирования справедливо даже тогда, когда ξ ₀ ~ l , предполагая, что только материалы в чистом пределе (ξ ₀ ≪ l ) будут выходить за пределы этой линии масштабирования.

Фрэнсис Пратт и Стивен Бланделл утверждали, что закон Хоумса нарушается в органических сверхпроводниках . Этот Работа была впервые представлена ​​в журнале Physical Review Letters в марте 2005 года. С другой стороны, Саша Дордевич и его коллеги недавно продемонстрировали, что если проводимость на постоянном токе и сверхтекучая плотность измеряются на одном и том же образце одновременно с использованием инфракрасного излучения или микроволновой импедансной спектроскопии, то органические сверхпроводники действительно попадают на универсальную масштабирующую линию, наряду с рядом других экзотических сверхпроводников. Эта работа была опубликована в журнале Scientific Reports в 2013.