Cooperin parien Cheshiren kissan virnistys

Illinoisin yliopiston Urbana-Champaignin Grainger College of Engineeringin fyysikot ovat tunnistaneet uuden suprajohtavan käyttäytymisen muodon.

Uraaniditelluridimetallilla tehdyt kokeet paljastavat, että Cooperin parit, suprajohtavuudesta vastaavat elektroniyhdisteet, voivat järjestäytyä epätasaisiksi kuvioiksi, jotka ovat olemassa, vaikka pääasiallinen suprajohtava faasi puuttuisi.

Nämä paritiheysaaltoina (PDW) tunnetut kuviot ennustettiin ensimmäisen kerran 20 vuotta sitten, ja niiden on havaittu olevan samansuuntaisia muiden metallien suprajohtavuuden kanssa.

Mutta uusi tutkimus ei ainoastaan osoita, että PDW:itä esiintyy uraaniditelluridissa, vaan se tarjoaa myös ensimmäisen suoran todisteen siitä, että ne voivat säilyä "tavallisessa" faasissa suprajohtavuuden hävittyä.

”Paritiheysaallot ovat kuin Cheshiren kissan suprajohtavuuden virnistys”, sanoi teknillisen fysiikan professori Eduardo Fradkin. ”Ne ovat jäänne, joka jää jäljelle, kun itse faasi on kadonnut.

Perinteisissä suprajohteissa Cooperin parit muodostuvat, kun täydellinen faasimuutos tapahtuu, mutta tässä (epätavallisen suprajohteen) järjestelmässä niiden havaitseminen PWD:ssä siirtymäpisteen yläpuolella osoittaa, että ne ovat muodostuneet etukäteen eri tilassa.”

”Uusien, korkealaatuisempien näytteiden kasvatusmenetelmien ansiosta pystyimme havaitsemaan spektraalisia piirteitä, jotka reagoivat lämpötilaan ja magneettikenttiin täsmälleen samalla tavalla kuin paritiheysaaltojen pitäisikin”, sanoo professori Vidya Madhavan ja projektin toinen vetäjä. ”Osoitimme jopa, että moodit säilyvät suprajohtavuuden katoamislämpötilan yläpuolella. Tämä on paljastava teoreettinen ennuste, jota ei ole aiemmin vakuuttavasti havaittu.”

Korreloidut spin-tripletti-suprajohteet ovat lupaavia alustoja emergenttien vaiheiden toteuttamiseen. Tietyissä olosuhteissa suprajohtava järjestys voi kietoutua spatiaalisesti moduloidun suprajohtavuuden kanssa, joka tunnetaan paritiheysaaltona (PDW). Tripletti-suprajohteessa UTe2 kokeemme paljastavat monikomponenttisen varaustiheysaallon (CDW) järjestyksen ja osoittavat, että sen tietyt osiot ovat todennäköisesti peräisin PDW:stä, joka on kytketty tasaiseen suprajohtavuuteen.

Tutkijoiden mukaan luonnollinen ja yksinkertaisin selitys Tc:n yläpuolella havaitulle tilalle on PDW-suprajohtava tila, ainakin näytteen pinnalla. Nämä löydökset luovat alustan toisiinsa kietoutuneen tripletti-suprajohtavuuden ja PDW-järjestyksen tutkimiselle.

Aiheesta aiemmin:

Suprajohtavuus, jota ei pitäisi olla olemassa?

Elektronit surffaavat fononeilla

Elektronien käyttäytyminen uhmaa odotuksia