Дистронция рутенат
 Элементарная ячейка слоистой перовскитной структуры рутената стронция. Ионы рутения имеют красный цвет, ионы стронция — синий, ионы кислорода — зеленый. | |
| Идентификаторы | |
|---|---|
3D model ( JSmol ) | |
| Характеристики | |
| Ср 2 РуО 4 | |
| Структура [1] | |
| Структура K 2 NiF 4 (объемноцентрированная тетрагональная) | |
а = 387 часов, с = 1274 часов | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
дистронция , также известный как рутенат стронция , представляет собой оксид стронция 4 и рутения с химической формулой Sr 2 RuO . Рутенат Это был первый на основе перовскита сверхпроводник , не содержащий меди . Рутенат стронция структурно очень похож на высокотемпературные купратные сверхпроводники и, в частности, практически идентичен сверхпроводнику, легированному лантаном (La, Sr) 2 CuO 4 . Однако температура сверхпроводящего фазового перехода составляет 0,93 К (около 1,5 К для лучшего образца), что значительно ниже соответствующего значения для купратов. [2]
Сверхпроводимость
[ редактировать ]Сверхпроводимость в SRO впервые наблюдалась Йошитеру Маено и др. В отличие от купратных сверхпроводников, SRO проявляет сверхпроводимость в отсутствие легирования . [2] Сверхпроводящий параметр порядка в SRO демонстрирует признаки нарушения симметрии обращения времени , [3] и, следовательно, его можно классифицировать как нетрадиционный сверхпроводник .
Считается, что Sr 2 RuO 4 представляет собой довольно двумерную систему, в которой сверхпроводимость возникает преимущественно в плоскости Ru-O. Электронная структура Sr 2 RuO 4 характеризуется тремя полосами, производными от Ru t 2g 4d-орбиталей, а именно α-, β- и γ-зонами, из которых первая дырочная, а две другие электронноподобные. Среди них полоса γ возникает в основном из орбитали d xy , тогда как полосы α и β возникают в результате гибридизации орбиталей d xz и d yz . Из-за двумерности Sr 2 RuO 4 его поверхность Ферми состоит из трех почти двумерных листов с небольшой дисперсией вдоль кристаллической оси c и что соединение является почти магнитным. [4]
Ранние предположения предполагали, что сверхпроводимость доминирует в γ-диапазоне. В частности, кандидатный параметр порядка киральной p-волны в импульсном пространстве демонстрирует фазовую обмотку, зависящую от k, что характерно для нарушения симметрии с обращением времени. Ожидается, что этот своеобразный однозонный сверхпроводящий порядок приведет к возникновению заметного спонтанного сверхтока на краю образца. Такой эффект тесно связан с топологией гамильтониана, описывающего Sr 2 RuO 4 в сверхпроводящем состоянии, характеризующемся ненулевым числом Черна . Однако сканирующие зонды до сих пор не смогли обнаружить ожидаемые поля симметрии обращения времени, генерируемые сверхтоком, на порядки величины. [5] Это заставило некоторых предположить, что сверхпроводимость возникает преимущественно за счет α- и β-зон. [6] Такой двухзонный сверхпроводник, хотя и имеет фазовую обмотку, зависящую от k в параметрах порядка двух соответствующих зон, топологически тривиален, поскольку две зоны имеют противоположные числа Черна. Следовательно, это могло бы дать значительно уменьшенный, если не полностью устраненный, сверхток на краю. Однако впоследствии это наивное рассуждение оказалось не совсем верным: величина граничного тока не связана напрямую с топологическим свойством кирального состояния. [7] В частности, хотя ожидается, что нетривиальная топология приведет к возникновению защищенных киральных краевых состояний, из-за нарушения симметрии U (1) краевой ток не является защищенной величиной. Фактически, было показано, что краевой ток одинаково исчезает для любых киральных состояний спаривания с более высоким угловым моментом, которые имеют еще большие числа Черна, таких как киральные d-, f-волны и т. Д. [8] [9]
T c, по-видимому, увеличивается при одноосном сжатии. [10] это перемещает сингулярность Ван Хова орбитали dxy через уровень Ферми. [11]
Сообщалось о наличии синглетного состояния p -волны, как в купратах и обычных сверхпроводниках, вместо предполагаемого более нетрадиционного p -волны триплетного состояния . [12] [13] Также было высказано предположение, что сверхпроводимость рутената стронция может быть обусловлена фазой Фульде – Феррелла – Ларкина – Овчинникова . [14] [15]
Рутенат стронция ведет себя как обычная ферми-жидкость при температурах ниже 25 К. [16]
В 2023 году группа исследователей из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне подтвердила предсказание 67-летней давности Пайнса о демоническом возбуждении в Sr 2 RuO 4 . [17]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лихтенберг, Ф.; Катана, А.; Маннхарт, Дж.; Шлом, Д.Г. (2 марта 1992 г.). «Sr 2 RuO 4 : Металлическая подложка для эпитаксиального роста YBa 2 Cu 3 O 7-δ ». Письма по прикладной физике . 60 (9). Издательство АИП: 1138–1140. дои : 10.1063/1.106432 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Jump up to: а б Костер, Гертьян; Кляйн, Лиор; Симонс, Уолтер; Рейндерс, Гус; Додж, Дж. Стивен; Эом, Чанг-Бом; Бланк, Дэйв ХА; Бизли, Малкольм Р. (2012). «Структура, физические свойства и применение тонких пленок SrRuO 3 » . Обзоры современной физики . 84 (1): 253–298. Бибкод : 2012РвМП...84..253К . дои : 10.1103/RevModPhys.84.253 .
- ^ Капитульник, Аарон; Ся, Цзин; Элизабет Шемм, Александр Палевски (май 2009 г.). «Полярный эффект Керра как исследование нарушения симметрии обращения времени в нетрадиционных сверхпроводниках». Новый журнал физики . 11 (5): 055060. arXiv : 0906.2845 . Бибкод : 2009NJPh...11e5060K . дои : 10.1088/1367-2630/11/5/055060 . S2CID 43924082 .
- ^ Мазин, II; Сингх, Дэвид Дж. (28 июля 1997 г.). «Ферромагнитная спиновая флуктуация, индуцированная сверхпроводимостью в Sr 2 RuO 4 ». Письма о физических отзывах . 79 (4). Американское физическое общество (APS): 733–736. arXiv : cond-mat/9703068 . Бибкод : 1997PhRvL..79..733M . дои : 10.1103/physrevlett.79.733 . ISSN 0031-9007 . S2CID 119434737 .
- ^ Хикс, Клиффорд В.; и др. (2010). «Пределы намагниченности, связанной со сверхпроводимостью, в Sr 2 RuO 4 и PrOs 4 Sb 12 по данным сканирующей СКВИД-микроскопии». Физический обзор B . 81 (21): 214501. arXiv : 1003.2189 . Бибкод : 2010PhRvB..81u4501H . дои : 10.1103/PhysRevB.81.214501 . S2CID 26608198 .
- ^ Рагху, С.; Марини, Аарон; Панкратов, Стив; Рубио, Ангел (2010). «Скрытая квазиодномерная сверхпроводимость в Sr 2 RuO 4 » . Письма о физических отзывах . 105 (13): 136401. arXiv : 1003.3927 . Бибкод : 2010PhRvL.105b6401B . doi : 10.1103/PhysRevLett.105.026401 . ПМИД 20867720 . S2CID 26117260 .
- ^ Хуан, Вэнь; Ледерер, Самуэль; Тейлор, Эдвард; Каллин, Кэтрин (12 марта 2015 г.). «Нетопологическая природа краевого тока в сверхпроводнике с киральп-волной» . Физический обзор B . 91 (9): 094507. arXiv : 1412.4592 . Бибкод : 2015PhRvB..91i4507H . дои : 10.1103/physrevb.91.094507 . ISSN 1098-0121 .
- ^ Хуан, Вэнь; Тейлор, Эдвард; Каллин, Кэтрин (19 декабря 2014 г.). «Исчезающие краевые токи в неp-волновых топологических киральных сверхпроводниках». Физический обзор B . 90 (22): 224519. arXiv : 1410.0377 . Бибкод : 2014PhRvB..90v4519H . дои : 10.1103/physrevb.90.224519 . ISSN 1098-0121 . S2CID 118773764 .
- ^ Тада, Ясухиро; Не, Вэньсин; Осикава, Масаки (13 мая 2015 г.). «Орбитальный угловой момент и спектральный поток в двумерных киральных сверхтекучих жидкостях». Письма о физических отзывах . 114 (19): 195301. arXiv : 1409.7459 . Бибкод : 2015PhRvL.114s5301T . дои : 10.1103/physrevlett.114.195301 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 26024177 . S2CID 3152887 .
- ^ Степпке, Александр; Чжао, Лишань; Барбер, Марк Э.; Скаффиди, Томас; Ежембек, Фабиан; Рознер, Хельге; Гиббс, Александра С.; Маэно, Ёситеру; Саймон, Стивен Х.; Маккензи, Эндрю П.; Хикс, Клиффорд В. (12 января 2017 г.). «Сильный пик T c Sr 2 RuO 4 при одноосном давлении» (PDF) . Наука . 355 (6321). Американская ассоциация содействия развитию науки (AAAS): eaaf9398. дои : 10.1126/science.aaf9398 . hdl : 10023/10113 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 28082534 . S2CID 8197509 .
- ^ Сунко, Вероника; Абарка Моралес, Эдгар; Маркович, Игорь; Барбер, Марк Э.; Милосавлевич, Дияна; Маццола, Федерико; Соколов Дмитрий А.; Кикугава, Наоки; Качо, Чефизе; Дудин, Павел; Рознер, Хельге (19 августа 2019 г.). «Прямое наблюдение одноосного перехода Лифшица под напряжением в Sr 2 RuO 4 » . npj Квантовые материалы . 4 (1): 46. arXiv : 1903.09581 . Бибкод : 2019npjQM...4...46S . дои : 10.1038/s41535-019-0185-9 . ISSN 2397-4648 . S2CID 85459284 .
- ^ Хронистер, Аарон; Пустогов, Андрей; Кикугава, Наоки; Соколов Дмитрий А.; Ежембек, Фабиан; Хикс, Клиффорд В.; Маккензи, Эндрю П.; Бауэр, Эрик Д.; Браун, Стюарт Э. (22 июня 2021 г.). «Доказательства четности нетрадиционной сверхпроводимости в Sr 2 RuO 4 » . Труды Национальной академии наук . 118 (25). arXiv : 2007.13730 . Бибкод : 2021PNAS..11825313C . дои : 10.1073/pnas.2025313118 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 8237678 . ПМИД 34161272 .
- ^ Лопатка, Алекс (05.08.2021). «В конце концов, нетрадиционный сверхпроводник не так уж и странен» . Физика сегодня . 2021 (1): 0805а. Бибкод : 2021ФТ..2021а.805. . дои : 10.1063/PT.6.1.20210805a . S2CID 241654779 .
- ^ Кинджо, К.; Манаго, М.; Китагава, С.; Мао, ZQ; Ёнедзава, С.; Маэно, Ю.; Исида, К. (22 апреля 2022 г.). «Сверхпроводящая спиновая смектичность, свидетельствующая о состоянии Фульде-Феррелла-Ларкина-Овчинникова в Sr 2 RuO 4» . Наука . 376 (6591): 397–400. Бибкод : 2022Sci...376..397K . дои : 10.1126/science.abb0332 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 35446631 . S2CID 248322696 .
- ^ «Магнитное поле вызывает пространственно изменяющуюся сверхпроводимость» . Физика сегодня . 2022 (1): 0613а. 13.06.2022. Бибкод : 2022ФТ..2022а.613. . дои : 10.1063/PT.6.1.20220613a . S2CID 249659408 .
- ^ Янофф, Брайан (2000). Температурная зависимость глубины проникновения в нетрадиционном сверхпроводнике Sr 2 RuO 4 (PDF) . Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн. Архивировано из оригинала (PDF) 16 сентября 2012 г. Проверено 16 апреля 2012 г.
- ^ Аббамонте, Питер (9 августа 2023 г.). «Демон Пайнса наблюдался как трехмерный акустический плазмон в Sr2RuO4» . Природа . 45 (7977): 66–70. Бибкод : 2023Natur.621...66H . дои : 10.1038/s41586-023-06318-8 . ПМЦ 10482684 . ПМИД 37558882 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Армитидж, Н. Питер (9 декабря 2019 г.). «Тайне сверхпроводимости исполняется 25 лет» . Природа . 576 (7787): 386–387. arXiv : 2006.06916 . дои : 10.1038/d41586-019-03734-7 . ПМИД 31844256 .
- Вутен, Рэйчел. «Стронция Рутенат» . Университет Теннесси-Ноксвилл . Проверено 16 апреля 2012 г.
- Маэно, Ёситеру; Райс, Морис; Сигрист, Манфред (2001). «Интригующая сверхпроводимость рутената стронция» (PDF) . Физика сегодня . 54 (1): 42. Бибкод : 2001ФТ....54а..42М . дои : 10.1063/1.1349611 . hdl : 2433/49957 . Проверено 16 апреля 2012 г.
- Маэно, Ёситеру; Хашимото, Х.; и др. (1994). «Сверхпроводимость в слоистом перовските без меди». Природа . 372 (6506): 532–534. Бибкод : 1994Natur.372..532M . дои : 10.1038/372532a0 . S2CID 4303356 .