Strontnatý ruthenát - Strontium ruthenate

Strontnatý ruthenát
jednotková buňka ruthenátu strontnatého
Jednotková buňka vrstvené perovskitové struktury ruthenátu stroncia. Ionty ruthenia jsou červené, ionty stroncia modré a kyslíkové ionty zelené.
Identifikátory
Vlastnosti
Sr2RuO4
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu

Strontnatý ruthenát (SRO) je kysličník z stroncium a ruthenium s chemický vzorec Sr2RuO4. Bylo to první nahlášené perovskit supravodič který neobsahoval měď.[1][2] Strontnatý ruthenát je strukturálně velmi podobný vysokoteplotní cuprate supravodiče,[3] a zejména je téměř totožný s lanthan dopovaný supravodič (La, Sr)2CuO4.[4] Nicméně přechodová teplota pro supravodivý fázový přechod je 0,93 K. (přibližně 1,5 K. pro nejlepší vzorek), což je mnohem nižší než odpovídající hodnota pro kupráty.[1]

Vysoce kvalitní krystaly ruthenátu stroncia se syntetizují pomocí a metoda plovoucí zóny v řízené atmosféře s tokem ruthenia. Perovskitovou strukturu lze odvodit na základě prášková rentgenová difrakce Měření. Stroncium-ruthenát se chová jako konvenční Fermiho kapalina při teplotách pod 25 K.[2]

Supravodivost

Supravodivost v SRO poprvé pozoroval Yoshiteru Maeno a jeho skupina v roce 1994, když hledali vysokoteplotní supravodiče se strukturami podobnými kuprátům. Na rozdíl od kupratů zobrazuje SRO supravodivost i při absenci doping.[3] Supravodivost parametr objednávky v SRO bylo prokázáno, že vykazují podpisy symetrie obrácení času lámání,[5] a proto jej lze klasifikovat jako nekonvenční supravodič.

Sr2RuO4 je považován za poměrně dvourozměrný systém, přičemž supravodivost se vyskytuje primárně na rovině Ru-O. Elektronická struktura Sr2RuO4 je charakterizován třemi pásy odvozenými od Ru t2 g 4d orbitaly, jmenovitě pásma α, β a γ, z nichž první je dírový, zatímco další dva jsou podobné elektronům. Mezi nimi pásmo γ vzniká hlavně z dxy orbitální, zatímco pásma α a β vycházejí z hybridizace dxz a yz orbitaly. Vzhledem k dvojrozměrnosti Sr2RuO4, své Fermiho povrch sestává ze tří téměř dvourozměrných listů s malou disperzí podél krystalické osy c a že sloučenina je téměř magnetická.[6]

První návrhy naznačují, že supravodivost je dominantní v pásmu γ. Zejména kandidát chirální p-vlna parametr řádu v prostoru hybnosti vykazuje fázové vinutí závislosti k-závislosti, které je charakteristické pro narušení symetrie časově reverzní. Očekává se, že tento zvláštní jednopásmový supravodivý řád způsobí znatelný spontánní superproud na okraji vzorku. Takový účinek je úzce spojen s topologií hamiltoniánu popisujícího Sr2RuO4 v supravodivém stavu, který je charakterizován nenulovou hodnotou Chern číslo. Skenovací sondy však doposud nedokázaly detekovat očekávaná časově reverzní symetrická lámací pole generovaná nadproudem, řádově vypnutá.[7] To vedlo některé ke spekulacím, že supravodivost vzniká dominantně z pásem α a β.[8] Takový dvoupásmový supravodič, i když má fázové vinutí závislosti závislosti k na dvou příslušných pásmech, je topologicky triviální se dvěma pásmy, která mají opačná Chernova čísla. Proto by to mohlo poskytnout mnohem snížený, ne-li úplně zrušený superproud na okraji. Později se však ukázalo, že toto naivní uvažování není zcela správné: velikost okrajového proudu přímo nesouvisí s topologickou vlastností chirálního stavu.[9] Zejména, i když se očekává, že netriviální topologie způsobí vznik chráněných chirálních okrajových stavů, kvůli narušení symetrie U (1) hraniční proud není chráněnou veličinou. Ve skutečnosti se ukázalo, že okrajový proud mizí shodně pro všechny stavy chirálního párování s vyšším momentem hybnosti, které obsahují ještě větší Chernova čísla, jako je chirální d-, f-vlna atd.[10][11]

TC Zdá se, že se zvyšuje při jednoosé kompresi.[12]

Reference

  1. ^ A b Maeno, Yoshiteru; H. Hashimoto; et al. (1994). "Supravodivost ve vrstveném perovskitu bez mědi". Příroda. 372 (6506): 532–534. Bibcode:1994 Natur.372..532M. doi:10.1038 / 372532a0.
  2. ^ A b Yanoff, Brian (2000). Teplotní závislost hloubky průniku v nekonvenčním supravodiči Sr2RuO4 (PDF). University of Illinois v Urbana-Champaign.
  3. ^ A b Wooten, Rachel. "Strontium ruthenate". University of Tennessee-Knoxville. Citováno 16. dubna 2012.
  4. ^ Maeno, Yoshiteru; Maurice Riceová; Manfred Sigrist (2001). „Zajímavá supravodivost strontnatého ruthenátu“ (PDF). Fyzika dnes. 54 (1): 42. Bibcode:2001PhT .... 54a..42M. doi:10.1063/1.1349611. Citováno 16. dubna 2012.
  5. ^ Kapitulnik, Aharon; Jing Xia; Elizabeth Schemm Alexander Palevski (květen 2009). "Efekt Polar Kerr jako sonda pro narušení časově reverzní symetrie v nekonvenčních supravodičích". New Journal of Physics. 11 (5): 055060. arXiv:0906.2845. Bibcode:2009NJPh ... 11e5060K. doi:10.1088/1367-2630/11/5/055060.
  6. ^ Mazin, I. I .; Singh, David J. (1997-07-28). „Ferromagnetická fluktuace odstředění vyvolala supravodivost v Sr2RuO4". Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzická společnost (APS). 79 (4): 733–736. arXiv:cond-mat / 9703068. doi:10,1103 / fyzrevlett 79,733. ISSN  0031-9007.
  7. ^ Hicks, Clifford W .; et al. (2010). "Meze magnetizace související se supravodivostí v Sr2RuO4 a PrOs4Sb12 ze skenovací mikroskopie SQUID". Fyzický přehled B. 81 (21): 214501. arXiv:1003.2189. Bibcode:2010PhRvB..81u4501H. doi:10.1103 / PhysRevB.81.214501.
  8. ^ Raghu, S .; Marini, Aharon; Pankratov, Steve; Rubio, Angel (2010). „Skrytá kvazi-jednorozměrná supravodivost v Sr2RuO4“. Dopisy o fyzické kontrole. 105 (13): 136401. arXiv:1003.3927. Bibcode:2010PhRvL.105b6401B. doi:10.1103 / PhysRevLett.105.026401. PMID  20867720.
  9. ^ Huang, Wen; Lederer, Samuel; Taylor, Edward; Kallin, Catherine (2015-03-12). "Nontopologická povaha okrajového proudu v chirálním vlnovém supravodiči". Fyzický přehled B. Americká fyzická společnost (APS). 91 (9): 094507. doi:10.1103 / physrevb.91.094507. ISSN  1098-0121.
  10. ^ Huang, Wen; Taylor, Edward; Kallin, Catherine (2014-12-19). "Mizející okrajové proudy v ne-vlnových topologických chirálních supravodičích". Fyzický přehled B. Americká fyzická společnost (APS). 90 (22): 224519. arXiv:1410.0377. doi:10.1103 / fyzrevb.90.224519. ISSN  1098-0121.
  11. ^ Tada, Yasuhiro; Nie, Wenxing; Oshikawa, Masaki (2015-05-13). „Orbitální moment hybnosti a spektrální tok v dvourozměrných chirálních superfluidech“. Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzická společnost (APS). 114 (19): 195301. arXiv:1409.7459. doi:10.1103 / physrevlett.114.195301. ISSN  0031-9007. PMID  26024177.
  12. ^ Steppke, Alexander; Zhao, Lishan; Barber, Mark E .; Scaffidi, Thomas; Jerzembeck, Fabian; Rosner, Helge; Gibbs, Alexandra S .; Maeno, Yoshiteru; Simon, Steven H .; Mackenzie, Andrew P .; Hicks, Clifford W. (2017-01-12). "Silný vrchol v TC Sr2RuO4 pod jednoosým tlakem ". Věda. Americká asociace pro pokrok ve vědě (AAAS). 355 (6321): eaaf9398. doi:10.1126 / science.aaf9398. hdl:10023/10113. ISSN  0036-8075. PMID  28082534.

Extra čtení