Těžký fermionový supravodič - Heavy fermion superconductor - Wikipedia

Těžké fermionové supravodiče jsou typem nekonvenční supravodič.

První těžký fermion supravodič, CeCu₂Si₂, byl objeven uživatelem Frank Steglich v roce 1978.^[1]

Od té doby bylo nalezeno více než 30 těžkých fermionových supravodičů (v materiálech na bázi Ce, U), s kritickou teplotou až 2,3 K (v CeCoIn₅).^[2]

Materiál	T_C (K)	komentáře	původní odkaz
CeCu₂Si₂	0.7	první nekonvenční supravodič	^[1]
CeCoIn₅	2.3	nejvyšší T_C všech těžkých fermionů na bázi Ce	^[2]
CePt₃Si	0.75	první supravodič těžkých fermionů s necentrosymetrickou krystalovou strukturou	^[3]
CeIn₃	0.2	supravodivé pouze při vysokých tlacích	^[4]
UBe₁₃	0.85	supravodič p-vlny	^[5]
UPt₃	0.48	několik odlišných supravodivých fází	^[6]
URu₂Si₂	1.3	záhadná fáze „skrytého řádu“ pod 17 K.
UPd₂Al₃	2.0	antiferomagnetický pod 14 K.	^[7]
UNi₂Al₃	1.1	antiferomagnetický pod 5 K.	^[8]

Materiály těžkého Fermionu jsou intermetalické sloučeniny obsahující prvky vzácných zemin nebo aktinidů. F-elektrony těchto atomů hybridizují s elektrony normálního vedení, což vede ke kvazičásticím se zvýšenou účinnou hmotou.^{[Citace je zapotřebí ]}

Ze specifických měření tepla (ΔC / C (T_C) jeden ví, že Cooperové páry v supravodivém stavu jsou také tvořeny těžkými kvazičásticemi.^[9]Na rozdíl od normálních supravodičů to nemůže popsat teorie BCS. Vzhledem k velké efektivní hmotnosti^[10] rychlost Fermiho je snížena a srovnatelná s inverzní frekvencí Debye. To vede k selhání obrazu elektronů polarizujících mřížku jako atraktivní sílu.^{[Citace je zapotřebí ]}

Některé supravodiče těžkých fermionů jsou kandidátskými materiály pro Fáze Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (FFLO).^[11] Zejména existují důkazy, že CeCoIn₅ blízko kritického pole je ve stavu FFLO.^[12]

Reference

^ ^A ^b Steglich, F .; Aarts, J .; Bredl, C.D .; Lieke, W .; Meschede, D .; Franz, W .; Schäfer, H. (1979). „Supravodivost v přítomnosti silného Pauliho paramagnetismu: CeCu₂Si₂". Dopisy o fyzické kontrole. 43 (25): 1892–1896. Bibcode:1979PhRvL..43.1892S. doi:10.1103 / PhysRevLett.43.1892. hdl:1887/81461.
^ ^A ^b Petrovic, C .; Pagliuso, P.G .; Hundley, M.F .; Movshovich, R .; Sarrao, J.L .; Thompson, J.D .; Fisk, Z .; Monthoux, P. (2001). „Supravodivost těžkých fermionů v CeCoIn₅ při 2,3 K ". Journal of Physics: Condensed Matter. 13 (17): L337. arXiv:cond-mat / 0103168. Bibcode:2001JPCM ... 13L.337P. doi:10.1088/0953-8984/13/17/103.
^ E. Bauer; et al. (2004). "Těžká fermionová supravodivost a magnetický řád v necentrosymmetrickém CePt3Si". Phys. Rev. Lett. 92 (2): 027003. arXiv:cond-mat / 0308083. Bibcode:2004PhRvL..92b7003B. doi:10.1103 / PhysRevLett.92.027003. PMID 14753961.
^ Mathur, N.D .; Grosche, F.M .; Julian, S.R .; Walker, I.R .; Freye, D.M .; Haselwimmer, R.K.W .; Lonzarich, G.G. (1998). "Magneticky zprostředkovaná supravodivost ve sloučeninách těžkých fermionů". Příroda. 394 (6688): 39. Bibcode:1998 Natur.394 ... 39M. doi:10.1038/27838.
^ Ott, H.R .; Rudigier, H .; Fisk, Z .; Smith, J. L. (1983). „UBe₁₃: Nekonvenční aktinidový supravodič " (Vložený rukopis). Phys. Rev. Lett. 50 (20): 1595. Bibcode:1983PhRvL..50.1595O. doi:10.1103 / PhysRevLett.50.1595.
^ Stewart, G.R .; Fisk, Z .; Willis, J.O .; Smith, J. L. (1984). „Možnost koexistence hromadné supravodivosti a kolísání odstřeďování v UPt₃" (Vložený rukopis). Phys. Rev. Lett. 52 (8): 679. Bibcode:1984PhRvL..52..679S. doi:10.1103 / PhysRevLett.52.679.
^ Geibel, C .; Schank, C .; Thies, S .; Kitazawa, H .; Bredl, C.D .; Böhm, A .; Rau, M .; Grauel, A .; Caspary, R .; Helfrich, R .; Ahlheim, U .; Weber, G .; Steglich, F. (1991). „Supravodivost těžkých fermionů v T_C= 2K v antiferagnetu UPd₂Al₃". Z. Phys. B. 84 (1): 1. Bibcode:1991ZPhyB..84 .... 1G. doi:10.1007 / BF01453750.
^ Geibel, C .; Thies, S .; Kaczorowski, D .; Mehner, A .; Grauel, A .; Seidel, B .; Ahlheim, U .; Helfrich, R .; Petersen, K .; Bredl, C.D .; Steglich, F. (1991). „Nový supravodič těžkých fermionů: UNi₂Al₃". Z. Phys. B. 83 (3): 305. Bibcode:1991ZPhyB..83..305G. doi:10.1007 / BF01313397.
^ Neil W. Ashcroft a N. David Mermin, fyzika pevných látek
^ Pfleiderer, C. (2009). "Supravodivé fáze f -elektronových sloučenin". Recenze moderní fyziky. 81 (4): 1551–1624. arXiv:0905.2625. Bibcode:2009RvMP ... 81.1551P. doi:10.1103 / RevModPhys.81.1551.
^ Matsuda, Yuji; Shimahara, Hiroshi (2007). „Stát Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov v supravodičech těžkých fermiónů“. J. Phys. Soc. Jpn. 76 (5): 051005. arXiv:cond-mat / 0702481. Bibcode:2007JPSJ ... 76e1005M. doi:10.1143 / JPSJ.76.051005.
^ Bianchi, A .; Movshovich, R .; Capan, C .; Pagliuso, P.G .; Sarrao, J. L. (2003). „Možný stát Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov v CeCoIn₅". Phys. Rev. Lett. 91 (18): 187004. arXiv:cond-mat / 0304420. Bibcode:2003PhRvL..91r7004B. doi:10.1103 / PhysRevLett.91.187004. PMID 14611309.

[Steglich1979-1] A ^b Steglich, F .; Aarts, J .; Bredl, C.D .; Lieke, W .; Meschede, D .; Franz, W .; Schäfer, H. (1979). „Supravodivost v přítomnosti silného Pauliho paramagnetismu: CeCu₂Si₂". Dopisy o fyzické kontrole. 43 (25): 1892–1896. Bibcode:1979PhRvL..43.1892S. doi:10.1103 / PhysRevLett.43.1892. hdl:1887/81461.

[Petrovic2001-2] A ^b Petrovic, C .; Pagliuso, P.G .; Hundley, M.F .; Movshovich, R .; Sarrao, J.L .; Thompson, J.D .; Fisk, Z .; Monthoux, P. (2001). „Supravodivost těžkých fermionů v CeCoIn₅ při 2,3 K ". Journal of Physics: Condensed Matter. 13 (17): L337. arXiv:cond-mat / 0103168. Bibcode:2001JPCM ... 13L.337P. doi:10.1088/0953-8984/13/17/103.

[3] E. Bauer; et al. (2004). "Těžká fermionová supravodivost a magnetický řád v necentrosymmetrickém CePt3Si". Phys. Rev. Lett. 92 (2): 027003. arXiv:cond-mat / 0308083. Bibcode:2004PhRvL..92b7003B. doi:10.1103 / PhysRevLett.92.027003. PMID 14753961.

[Mathur1998-4] Mathur, N.D .; Grosche, F.M .; Julian, S.R .; Walker, I.R .; Freye, D.M .; Haselwimmer, R.K.W .; Lonzarich, G.G. (1998). "Magneticky zprostředkovaná supravodivost ve sloučeninách těžkých fermionů". Příroda. 394 (6688): 39. Bibcode:1998 Natur.394 ... 39M. doi:10.1038/27838.

[Ott1983-5] Ott, H.R .; Rudigier, H .; Fisk, Z .; Smith, J. L. (1983). „UBe₁₃: Nekonvenční aktinidový supravodič " (Vložený rukopis). Phys. Rev. Lett. 50 (20): 1595. Bibcode:1983PhRvL..50.1595O. doi:10.1103 / PhysRevLett.50.1595.

[Stewart1984-6] Stewart, G.R .; Fisk, Z .; Willis, J.O .; Smith, J. L. (1984). „Možnost koexistence hromadné supravodivosti a kolísání odstřeďování v UPt₃" (Vložený rukopis). Phys. Rev. Lett. 52 (8): 679. Bibcode:1984PhRvL..52..679S. doi:10.1103 / PhysRevLett.52.679.

[7] Geibel, C .; Schank, C .; Thies, S .; Kitazawa, H .; Bredl, C.D .; Böhm, A .; Rau, M .; Grauel, A .; Caspary, R .; Helfrich, R .; Ahlheim, U .; Weber, G .; Steglich, F. (1991). „Supravodivost těžkých fermionů v T_C= 2K v antiferagnetu UPd₂Al₃". Z. Phys. B. 84 (1): 1. Bibcode:1991ZPhyB..84 .... 1G. doi:10.1007 / BF01453750.

[8] Geibel, C .; Thies, S .; Kaczorowski, D .; Mehner, A .; Grauel, A .; Seidel, B .; Ahlheim, U .; Helfrich, R .; Petersen, K .; Bredl, C.D .; Steglich, F. (1991). „Nový supravodič těžkých fermionů: UNi₂Al₃". Z. Phys. B. 83 (3): 305. Bibcode:1991ZPhyB..83..305G. doi:10.1007 / BF01313397.

[9] Neil W. Ashcroft a N. David Mermin, fyzika pevných látek

[10] Pfleiderer, C. (2009). "Supravodivé fáze f -elektronových sloučenin". Recenze moderní fyziky. 81 (4): 1551–1624. arXiv:0905.2625. Bibcode:2009RvMP ... 81.1551P. doi:10.1103 / RevModPhys.81.1551.

[11] Matsuda, Yuji; Shimahara, Hiroshi (2007). „Stát Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov v supravodičech těžkých fermiónů“. J. Phys. Soc. Jpn. 76 (5): 051005. arXiv:cond-mat / 0702481. Bibcode:2007JPSJ ... 76e1005M. doi:10.1143 / JPSJ.76.051005.

[12] Bianchi, A .; Movshovich, R .; Capan, C .; Pagliuso, P.G .; Sarrao, J. L. (2003). „Možný stát Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov v CeCoIn₅". Phys. Rev. Lett. 91 (18): 187004. arXiv:cond-mat / 0304420. Bibcode:2003PhRvL..91r7004B. doi:10.1103 / PhysRevLett.91.187004. PMID 14611309.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]