ВТСП под “колпаком”

Модераторы: morozov, mike@in-russia, Editor

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34369
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#31   morozov »

Высокотемпературная сверхпроводимость оксида кобальта, допированного щелочными металлами, и первые попытки теоретической интерпретации
Вслед за недавней работой японцев [K.Takada et al., Nature 422, 53 (2003), см. ПерсТ вып. 7 с.г.], открывших сверхпроводимость в NaxCoO2 · yH2O (x?0.35; y?1.3) с Tc ? 5К, китайские физики сообщают о наблюдении сверхпроводящего перехода при Tc? 31К в соединениях AxCoO2+(delta) с A = Na, K. Поликристаллические образцы были получены путем обычного твердофазного синтеза. При T < Tc зарегистрирован диамагнитный сигнал и наблюдался магнитный гистерезис. Предварительные данные по температурной зависимости электросопротивления свидетельствуют о резком падении R ниже Tc.

H.H.Wen et al., http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0303572,
Chin. Phys. Lett., 2003, 20, p.725

Contact: Hai-Hu Wen <hhwen@aphy.iphy.ac.cn>

Для объяснения сверхпроводимости слоистых соединений кобальта предложена модель, согласно которой недопированный слой CoO2 является антиферромагнитным моттовским диэлектриком, а допирование приводит к усилению спиновых флуктуаций и фазовому переходу в сверхпроводящее состояние с d-волновой симметрией параметра порядка.

G.Baskaran, http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0303649

Contact: G.Baskaran <baskaran@imsc.res.in>
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34369
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#32   morozov »

Интерференция квазичастиц в высокотемпературном сверхпроводнике Bi2Sr2CaCu2O8+(delta)

Электронная структура простых кристаллических твердых тел может быть полностью описана либо на языке локальных квантовых состояний в реальном (координатном) r-пространстве, либо в терминах волноподобных состояний в обратном (импульсном) q-пространстве. Однако ни тот, ни другой способ по отдельности не является достаточным для описания электронного стро-ения купратных ВТСП. Действительно, сравнение результатов исследования характеристик ВТСП в r- и q-пространствах выявило многочисленные противоречия, а некоторые из наблюдавшихся эффектов так и остались необъясненными.
Изображение
На рисунке - Фурье-образы плотности состояний при различных энергиях

В работе большого коллектива ученых из США (University of California; Lawrence Berkeley National Laboratory; Cornell University), Китая (Tsinghua University) и Японии (University of Tokyo; AIST) [1] детально изучена пространственная модуляция локальной плотности электронных состояний g(r,(омега)) в монокристаллах ВТСП Bi2Sr2CaCu2O8+(delta) с Tc = 86 К. После скола вдоль плоскости BiO в сверхвысоком вакууме при T = 4.2 К образец сразу же помещали в сканирующий электронный микроскоп, где g(r,(omega)) определяли с разрешением, близким к атомному. Затем путем преобразования Фурье из g(r,(omega)) находили g(q,(omega)) ? плотность состояний в импульсном пространстве. Полученные результаты полностью объясняются интерференцией квазичастиц и для своей интерпретации не требуют, как ранее считалось, привлечения дополнительного параметра порядка, связанного с зарядовым (?stripes?) или спиновым упорядочением. Форма поверхности Ферми прекрасно согласуется с известными данными фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением. Кроме того, оказалось, что импульсно-координатная структура незанятых электронами состояний (которые недоступны фотоэмиссии) практически такая же, как и у занятых состояний. Таким образом, квазичастицы в ВТСП представляют собой когерентную боголюбовскую суперпозицию частиц и дырок, как в обычной теории БКШ.

Л.Опенов

1. Nature 2003, 422, 592
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34369
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#33   morozov »

Актуальные новые сверхпроводники
Необычные значения критических полей нового сверхпроводника Na0.35CoO2 ·1.3H2O

Изучены магнитные свойства недавно открытого слоистого сверхпроводника Na0.35CoO2 ·1.3H2O. На основании измерений зависимости намагниченности от температуры и магнитного поля определены критические характеристики: Tc = 4.6К; Hc2(0) = 61.0Тл; Hc1(0) = 28.1Э. Им отвечают следующие величины длины сверхпроводящей когерентности и глубины проникновения магнитного поля: x = 2.32нм; l = 568нм. Таким образом, параметр Гинзбурга-Ландау k = l /x = 244. Полученные результаты указывают на необычную природу сверхпроводящего состояния этого соединения. Магнитная восприимчивость в нормальном состоянии возрастает при понижении температуры ниже 130К. Это может иметь отношение к механизму сверхпроводимости Na0.35CoO2 ·1.3H2O.

H.Sakurai et al., http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0304503, submitted to Phys. Rev. Lett.

Contact: Hiroya Sakurai <sakurai.hiroya@nims.go.jp>

Фазовая диаграмма NCoOax2 ·1.3H20: аналогия с высокотемпературными сверхпроводниками

Хотя микроскопическая природа высокотемпературной сверхпроводимости продолжает оставаться предметом жарких дебатов, надежно установлены некоторые характеристики, общие для всех купратные ВТСП. Они формируют экспериментальную базу для будущей теории. Наиболее фундаментальной из этих характеристик является колоколообразная зависимость критической температуры Tc от концентрации носителей заряда. С момента открытия ВТСП в 1986 году велись непрерывные поиски новых семейств сверхпроводящих материалов, исследование которых помогло бы пролить свет и на механизм сверхпроводимости ВТСП. Недавнее сообщение о синтезе слоистого гидратированного кобальтита натрия Na0.35CoO2 ·1.3H20 с Tc = 4К говорит о том, что сверхпроводники, чем-то похожие на ВТСП, действительно существуют в природе. Авторы препринта показали, что зависимость Tc нового сверхпроводника от степени заполнения энергетической зоны носителями заряда имеет такой же вид, как и в ВТСП: величина Tc максимальна при некотором оптимальном уровне допирования и уменьшается в "передопированных" и "недодопированных" образцах. Возможно, детальные исследования электронных и магнитных свойств Na0.35CoO2 ·1.3H20 помогут нам наконец понять, какие именно из огромного количества специфических характеристик ВТСП (антиферромагнетизм, псевдощель, "полоски" и т.д.) важны для механизма высокотемпературной сверхпроводимости.

R.E. Schaak et al., http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0305450

Contact: Raymond E. Schaak rschaak@princeton.edu>

О возможной триплетной сверхпроводимости допированных слоев CoO2

Методом функционала плотности теоретически изучено влияние допирования на электронную структуру и магнитные свойства гексагонального сверхпроводника NaxCoO2. В рамках приближения локальной спиновой плотности при x = 0.3-0.7 предсказано существование слабого ферромагнетизма коллективизированных электронов, который конкурирует с еще более слабым антиферромагнетизмом. Поверхность Ферми образована закругленными шестиугольными цилиндрами с небольшими дополнительными карманами. По аналогии с Sr2RuO высказано предположение, что в NaxCoO2 реализуется триплетное спаривание носителей заряда.

D.J.Singh, http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0304532

Contact: David J. Singh <singh@dave.nrl.navy.mil>

Новый высокотемпературный сверхпроводник TbSr2Cu2.7Mo0.3O7

Керамическим методом из оксидов синтезированы однофазные (по данным дифракции нейтронов на порошках) образцы TbSr2Cu2.7Mo0.3O7. Непосредственно после изготовления сверхпроводимость при T > 5К в них отсутствует, зато при TN = 7К имеет место фазовый переход в антиферромагнитное состояние. Объемная сверхпроводимость с Tc ? 30К возникает после отжига под давлением кислорода 120 атмосфер (величина TN при этом существенно не изменяется). Дополнительный отжиг при P = 5ГПа и T = 400oC увеличивает температуру начала сверхпроводящего перехода до Tc ? 80 К. Доля мейсснеровской фракции превышает 10% при T = 5К.

V.P.S. Awana et al., http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0305555,

submitted to Phys. Rev. B

Contact: V.P.S. Awana <awana@csnpl.ren.nic.in>

БКШ-сверхпроводимость в ВТСП

Представлены результаты исследования трехслойнрого ВТСП Bi2Sr2Ca2Cu3O10+d методом фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением. Определены дисперсии электронных и дырочных ветвей для боголюбовских квазичастиц. Найдены также факторы когерентности выше и ниже энергии Ферми. Экспериментальные данные очень хорошо (количественно!) согласуются с предсказаниями теории БКШ, из чего авторы делают вывод о применимости этой теории к описанию сверхпроводящего состояния слоистых купратов. Таким образом, потребность в новых (и зачастую весьма экзотических) моделях отсутствует.

H.Matsui et al., http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0304505,

to be published in Phys. Rev. Lett.

Contact: Hiroaki Matsui h.matsui@arpes.phys.tohoku.ac.jp
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34369
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#34   morozov »

Необычный изотопический эффект в ВТСП
В низкотемпературных сверхпроводниках электроны образуют куперовские пары за счет взаимодействия с фононами ? квантами колебаний кристаллической решетки. Следствием этого является так называемый изотопический эффект: изменение критической температуры Tc при замещении атомов матрицы их изотопами с другой массой M. Согласно классической теории БКШ, Tc ~ M-1/2, что с рядом отклонений и исключений (а как же без них?) и наблюдалось на эксперименте.
Причастность фононов к сверхпроводимости слоистых купратных ВТСП, хотя и не исключается на все сто процентов, но ставится под большое сомнение. Одним (хотя и не единственным) основанием для такого скептицизма служит очень слабый изотопический эффект или даже его отсутствие в оптимально допированных ВТСП. Например, при замещении 16O?18O величина Tc в Bi2Sr2CaСu2O8+d уменьшается всего на один градус (от 92К до 91К), то есть на порядок меньше, чем ожидается для обычного фононного механизма спаривания. В этой связи представляют интерес результаты работы [1], в которой методом фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением (ARPES) детально исследовано влияние изотопического замещения кислорода на электронное строение оптимально допированных монокристаллов Bi2Sr2CaСu2O8+d. При замещении 16O?18O было обнаружено сильное изменение ARPES-спектров в сверхпроводящем состоянии. Любопытно, что это изменение затрагивает в основном высокоэнергетическую область спектров, а именно ? так называемые ?некогерентные пики? спектральной функции. Эффект является полностью обратимым: при повторном замещении 18O?16O спектры принимают первоначальный вид. В нормальном состоянии изменение спектров при изотопическом замещении гораздо более слабое. Для интерпретации своих экспериментальных данных авторы используют спин-пайерлсовскую модель, согласно которой когерентное движение электронных пар приводит к локальному динамическому искажению кристаллической решетки, так что эффекты спаривания и электрон-фононного взаимодействия взаимно усиливают друг друга.
Л. Опенов
1.G.-H.Gweon et al., Nature 2004,430, 187
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34369
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#35   morozov »

Универсальный скейлинг в ВТСП
С момента открытия купратных сверхпроводников предпринимались неоднократные попытки найти скейлинговое соотношение между физическими величинами, характеризующими нормальное и сверхпроводящее состояние ВТСП. В этом соотношении надеялись увидеть ключ к пониманию механизма высокотемпературной сверхпроводимости. Одной из первых была обнаружена так называемая ?корреляция Уемуры?: прямая пропорциональность между плотностью сверхтекучей компоненты rs и критической температурой Tc. Однако эта корреляция оказалась не универсальной, поскольку сравнительно неплохо описывала лишь недодопированные ВТСП, но нарушалась в оптимально допированных и передопированных образцах. Попытки увязать rs со статической удельной проводимостью sdc при T ? Tc также не привели к успеху. И вот наконец-то универсальное скейлинговое соотношение вроде бы найдено. Оно имеет очень простой вид: rs = AsdcTc и, как утверждают авторы статьи [1], выполняется во всех ВТСП, вне зависимости от величины Tc, типа носителей (дырки или электроны), уровня допирования, кристаллической структуры и направления тока (параллельно или перпендикулярно плоскостям CuO2).

Изображение
Рис.1. Зависимость rs от sdcTc в ВТСП
(параллельно плоскости a-b), Pb и Nb

Изображение
Рис.2. Зависимость rs от sdcTc в ВТСП
(параллельно плоскости a-b и вдоль оси c)


Коэффициент пропорциональности A = 120 ? 25, если rs измерять в с-2, sdc?? в Ом-1см-1, а Tc ? в К. Интересно, что на прямую rs(sdcTc) укладываются даже точки для низкотемпературных сверхпроводников Pb и Nb. Эта прямая охватывает диапазон свыше пяти порядков величины по каждой из осей. Обнаруженная эмпирическая закономерность представляется удивительной, если принять во внимание принципиально различный характер переноса тока в разных кристаллографических направлениях (когерентный в плоскости a-b и некогерентный вдоль оси c). При этом величина Tc ~ rs/sdc оказывается тем выше, чем хуже электрическая проводимость в нормальном состоянии. Полуколичественный анализ нового скейлингового соотношения дан по горячим следам в работе [2], автор которой исходил из простых соображений размерности (см. рис.3) и показал, что универсальный закон сводится к следующему выражению для времени неупругой релаксации электронов при критической температуре: t(Tc) ? h/2pkBTc, где h ? постоянная Планка, kB ? постоянная Больцмана. Это время очень мало. Причем, согласно квантовой физике, не просто мало, а является минимально возможным при данной температуре.

Изображение
Рис.3. Планковская диссипация в ВТСП.


По аналогии с теорией гравитации, его можно назвать ?планковским временем? для диссипации. То, что электрическая проводимость ВТСП близка к квантовому пределу диссипации, было ясно и раньше. Новизна состоит в увязке ?планковской диссипации? с величиной Tc. Может быть, эта находка хоть немного приблизит нас к прояснению феномена высокотемпературной сверхпроводимости.

Л. Опенов

1. C.C.Homes et al., Nature 2004, 430, 539
2. J.Zaanen, Nature 2004, 430, 512
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34369
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#36   morozov »

Впервые измерена энергетическая щель в "железном" высокотемпературном сверхпроводнике GdFeAsO(F)

В результате совместной работы коллектива исследователей Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, Института физики высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина РАН и химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова был синтезирован "железный" сверхпроводник GdFeAsO(F) с критической температурой 53К. Измерения спектров андреевского отражения в микроконтактах сверхпроводник - нормальный металл - сверхпроводник (S-N-S), образующихся на микросколе в образце такого сверхпроводника при температуре 4.2K, свидетельствуют о наличии двухщелевой сверхпроводимости.

В 2008 году был открыт новый класс высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) на основе FeAs. Открытие было совершенно непредвиденным событием и стимулировало интенсивные исследования этих материалов. Оно разрушило бытовавшее более 20 лет мнение, что высокотемпературная сверхпроводимость является исключительным свойством купратов. Более того, сверхпроводящими оказались соединения железа - типичного атома, порождающего магнетизм, то есть явления, которое ранее рассматривалось как антагонист сверхпроводимости. К настоящему времени синтезированные ВТСП материалы на основе FeAs насчитывают как минимум шесть классов. Наиболее высокими критическими температурами отличается класс "1111" REFeAsO(F) (где RE=La,Sm,Dy,Gd,Eu,Ce). В стехиометрическом составе, многокомпонентные ВТСП соединения, как правило, или не проявляют сверхпроводящих свойств, или обладают не очень высокой критической температурой. Однако, варьируя концентрацию атомов фтора x, замещающего атомы кислорода, или вводя недостаток атомов кислорода, можно значительно увеличить критическую температуру. Наивысшее значение Tc = 54K получено при оптимизированном дефиците по кислороду x = 0.2 в SmFeAsO1?x. Уже в 2009 году специалисты ФИАНа, ИФВД РАН и химического факультета МГУ синтезировали сверхпроводник GdFeAsO(F) практически с той же критической температурой 53К.
Эти соединения представляют огромный интерес для исследователей. Ведь существуют теоретические предположения, что сверхпроводимость в них вызвана магнитными флуктуациями. Другая их особенность заключается в комбинации магнитного упорядочения и сверхпроводящего спаривания в одном и том же материале. И наконец, третья особенность - не встречавшаяся ранее в природе симметрия параметра порядка. В сверхпроводнике носители заряда (электроны или дырки) с противоположным направлением импульса объединяются в пары и конденсируются в энергетически более выгодное коллективное состояние так называемых куперовских пар. Согласно знаменитой теории нобелевского лауреата академика В.Л. Гинзбурга, коллективное сверхпроводящее состояние характеризуется параметром порядка. Коллективное состояние конденсата расположено по энергии ниже состояний обычных электронов или дырок (возбуждений) в данном материале на величину энергетической щели ? (области значений энергий в энергетическом спектре кристалла, которыми не могут обладать электроны, фононы или другие квазичастицы). Таким образом, чтобы разрушить сверхпроводимость, то есть разорвать пары, необходимо приложить энергию, не меньшую, чем энергия разрыва пар 2?. Например, для этого можно повысить температуру вплоть до критической температуры Tc, при которой щель исчезает до нуля. В обычных низкотемпературных сверхпроводниках параметр порядка является изотропным, что в физике сверхпроводимости, по аналогии с атомной физикой, классифицируется как симметрия s-типа. Это означает, что энергетическая выгода образования пары не зависит от направления импульса электронов, входящих в состав куперовской пары. После открытия высокотемпературных сверхпроводников в 1986 году физики столкнулись с новым типом симметрии параметра порядка: оказалось, что в ВТСП материалах щель резко анизотропна и для некоторых направлений импульса обращается в ноль; по той же аналогии с атомной физикой этот тип симметрии был назван d-волновым. В настоящее время ключевыми исследуемыми вопросами для новых "железных" ВТСП материалов являются такие моменты, как механизм спаривания, симметрия параметра порядка, а также величина и анизотропия сверхпроводящих щелей в энергетическом спектре.

Рассказывает руководитель отдела высокотемпературной сверхпроводимости и сверхпроводниковых наноструктур ФИАН, доктор физико-математических наук Владимир Пудалов: "Целый ряд экспериментальных данных указывает на то, что "железные" ВТСП материалы являются многозонными сверхпроводниками. Исследования методом ядерного магнитного резонанса однозначно показали, что в соединениях класса "1111" электроны в куперовской паре имеют противоположное направление спина, так что суммарный спин пары равен нулю. Симметрия же параметра порядка в таких соединениях остается неясной и требует экспериментального исследования. Многие исследователи предполагают существование иного типа симметрии: s-типа в каждом из двух конденсатов, но с отличающимися знаками, то есть s-? типа. Если это предположение оправдается, то мы будем иметь дело с не встречавшимся ранее в природе типом симметрии параметра порядка".

С механизмом спаривания тесно связана величина и структура сверхпроводящей щели ?. Но этот параметр определяется почти исключительно в экспериментах по микроконтактной спектроскопии. Данные же микроконтактной спектроскопии на подобных материалах пока скудны и зачастую противоречивы. А для GdFeAsO(F) измерения щели до сих пор вообще не проводились.
Сотрудники физического факультета МГУ и ФИАНа провели измерения спектров андреевского отражения при температуре 4.2K в микроконтактах сверхпроводник-нормальный металл-сверхпроводник (S-N-S), образующихся на криогенном микросколе в образце GdFeAsO0.88F0.12. Андреевское отражение - это процесс отражения электрона, падающего из нормального металла на границу со сверхпроводником, при котором электрон превращается в дырку., было названо по имени Александра Федоровича Андреева, теоретически предсказавшего такой тип отражения в 1964 году. Экспериментально полученные данные свидетельствуют о двухщелевой сверхпроводимости; возможно даже существование третьей щели в спектре сверхпроводника. Значения двух щелей составляют ?L= (10.5?2) мэВ и ?S = (2.3?0.4) мэВ. Оценка отношения 2?L/kTc = 4.8 (для Tc=53K) превышает стандартное значение 3.52 в теории БКШ для однощелевого сверхпроводника в пределе слабой связи, тогда как для малой щели отношение 2?S/kTc = 1.1 меньше стандартного БКШ значения. Учитывая также нормальный знак изотопического эффекта для Fe, полученные значения 2?L,S/kTc указывают на то, что в этом сверхпроводнике в дырочных зонах, возможно, имеетcя сильная электрон-фононная связь, а значение 2?S/kTc для малой щели определяется наличием межзонной связи.

/06.11.2011/ По материалам АНИ " ФИАН-информ "
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34369
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#37   morozov »

Немонотонная d-волновая щель в электронном ВТСП

Методом фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением исследована анизотропия сверхпроводящей щели D в электронном ВТСП Pr0.89LaCe0.11CuO4. Найдено, что зависимость D от электронного импульса в целом согласуется с d-волновой симметрией, но является немонотонной: величина D максимальна не на границах зоны Бриллюена, а в ее “горячих” областях, где электроны сильно взаимодействуют с антиферромагнитными спиновыми флуктуациями. По мнению авторов, их результаты однозначно указывают на спиновый механизм спаривания электронов в ВТСП n-типа.

H. Matsui, et al., http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0411547

From: Hiroaki Matsui <h.matsui@arpes.phys.tohoku.ac.jp>
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34369
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#38   morozov »

ВЕСТИ С КОНФЕРЕНЦИЙ

1-ая Международная конференция «ФПС’04»

Конференция «Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости» (первая “русскоязычная”) прошла 18-22 октября 2004 г. в пансионате «Звенигородский» под Москвой. Организаторы - ФИАН и Научные советы РАН по физике конденсированного состояния и физике низких температур (при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ, Федерального агентства по атомной энергии РФ, Российской Академия наук, РФФИ, Фонда некоммерческих программ «Династия» и Правительства г. Москвы). Председатель конференции Нобелевский лауреат академик Виталий Лазаревич Гинзбург.

В конференции приняли участие ученые из дальнего зарубежья, уехавшие из России на долгий срок или навсегда, а также ученые из стран СНГ. Среди участников 170 ученых из России (17 городов), Украины, Белоруссии, Эстонии, Великобритании, Германии, США, Франции, Португалии, Голландии, Финляндии. Соавторами ряда докладов были также ученые из Японии, Кореи, Норвегии, Греции, Польши, Швеции, Италии, Швейцарии, Израиля. Как и сама наука, конференция оказалась поистине международной.

Таким представительным съездом конференция обязана не только интригующей тематике, но и почтением к заслугам и личности ее инициатора - Виталия Лазаревича.

На конференции работали 4 секции: 1) механизмы ВТСП; 2) свойства ВТСП; 3) новые сверхпроводящие материалы; 4) приложения ВТСП; а также стендовые секции.

Вступительное слово В.Л.Гинзбурга, как всегда, было интересно. Даже в таком вопросе, как история сверхпроводимости Виталий Лазаревич «ухитряется» найти таинственные детали. Например, что первооткрыватель сверхпроводимости (Камерлинг-Онес) чуть было не открыл изотоп-эффект (на много лет раньше), однако ему не хватило чувствительности тогдашних приборов; из-за экономии жидкого гелия, он не обнаружил эффект Мейсснера-Оксенфельда: свинцовый шар, поведение которого изучалось в магнитном поле, был полым. Главная «изюминка» выступления В.Л.Гинзбурга – призыв получить сверхпроводимость при комнатной температуре. Это сверхзадача нашего сообщества. В.Л.Гинзбург дал прогноз для комнатного сверхпроводника – это слоистое соединение с богатым экситонным спектром. Чтобы заменить фононы экситонами. Ищите!

В предлагаемых механизмах ВТСП на конференции не было недостатка. Начиная с Е.Г.Максимова, который доказывал, что ВТСП по своим свойствам мало отличаются от обычных металлов - никакой экзотики; стандартный БКШ-феномен; только ток переносят боголюбовские квазичастицы (куперовские пары с d-симметрией). Удивительно, но А.С.Александров согласился с Максимовым: электрон-фононное взаимодействие в купратах, MgB2, фуллеренах – самое сильное взаимодействие. Правда, это не значит, как сказал Александров, что магнитный механизм сверхпроводимости не существует, но дорогу ему открывает все же электрон-фононное взаимодействие: электрон-фононное взаимодействие в «с»-направлении заэкранировать просто нельзя; константы электрон-фононного взаимодействия больше единицы; обязательно возникнут поляроны и биполяроны (это сверхлегкие биполяроны, поэтому снимается проблема их большой массы). На основе биполяронного механизма А.С.Александров объясняет всю физику ВТСП. Александр Сергеевич представил участникам конференции очень интересную формулу, утверждая, что будто из нее нет исключений:

Tc=1.64[eRH/(lab)4(lc)2]1|3,

где e–заряд электрона, RH–постоянная Холла, lab и lc – глубины проникновения магнитного поля в плоскости «ab» и вдоль оси «c».

«Незакрытый» Александровым магнитный механизм ВТСП активно проповедовал Н.М.Плакида - основанная на этом механизме его теория ВТСП также прекрасно объясняет многие факты.

Дальнейшее развитие своей теории ВТСП, основанной на спаривании носителей заряда с большим импульсом и кулоновским взаимодействии, предложил Ю.В.Копаев. Детали этой теории обсуждали также в своих докладах его коллега (В.Ф.Елесин) и ученик (В.И.Белявский). Новый момент - добавление к связанному состоянию пар частиц с большим импульсом еще и связки вихрь-антивихрь. И эта теория также объясняет многие основные для ВТСП факты.

Прямое отношение к механизму сверхпроводимости ВТСП имели доклады А.Ф.Андреева (Электронные пары для ВТСП), Э.А.Пашицкого (О роли кулоновского взаимодействия в формировании сверхпроводящего и псевдощелевого состояний в купратных металло-оксидных соединениях), М.Ю.Кагана (Композитные фермионы, тройки и четверки в Ферми-Бозе смеси с притяжением), Г.Б.Тейтельбаума и Л.П.Горькова (Псевдощелевой режим и динамическое фазовое расслоение в высокотемпературных сверхпроводниках), М.В.Садовского (Сверхпроводимость в псевдощелевом состоянии в модели «горячих точек»: моделирование фазовой диаграммы), В.В.Валькова (Трехцентровые взаимодействия и спиновые флуктуации в проблеме высокотемпературной сверхпроводимости), а также доклады В.И.Пентегова, В.Р.Шагинян, К.Д.Цендина. Наличие столь разных механизмов ВТСП говорит о явном недостатке решающих экспериментальных результатов.

С.Г.Овчинников рассказал, что развит обобщенный метод сильной связи для расчета электронной структуры. В рамках сильных электронных корреляций проведены расчеты электронной структуры купратов и манганитов. Результаты расчетов согласуются с данными, полученными методом ARPES (фотоэмиссия с угловым разрешением).

Об исследованиях ВТСП методом ARPES сообщил А.А.Кордюк, который считает, что (несмотря на проблемы и сомнения) ARPES – мощный метод исследования электронной структуры - достигнуто чрезвычайно высокое разрешение по углу (0.1о) и энергии (1мэВ), имеется возможность изменять частоту возбуждающего электромагнитного излучения, устанавливается надежно поверхность Ферми. Особенно метод пригоден для 2D-систем (в трехмерных системах линии уширяются). Из измерений ARPES можно видеть, например, что концентрация носителей и площадь поверхности Ферми сильно меняются при легировании, что сильно изменяются константы взаимодействия l, что в Bi-2212 главным является взаимодействие носителей заряда со спиновыми флуктуациями, а также что волновая функция пар имеет d-симметрию.

Как всегда, споры вызвала природа псевдощели: это состояние газа слабовзаимодействующих парных частиц с зарядом 2е или обычная диэлектрическая щель? Похоже, никто друг друга не переубедил. В докладе Г.Б.Тейтельбаума и Л.П.Горькова утверждается, что псевдощелевое поведение в купратах может быть связано с динамическим фазовым расслоением на металлические (с большой концентрацией носителей) и магнитные (с малой концентрацией носителей) области. Такое поведение обусловлено начинающимся при Т>>Тс фазовым переходом 1-го рода, распространение которого на большие масштабы срывается из-за нарушения условий электронейтральности CuO2 плоскостей. Кстати, эта идея легко объясняет и возникновение зарядовой модуляции («страйпы»). При таком фазовом расслоении возникают искажения решетки. Чтобы минимизировать эти искажения (энергию системы), дырки собираются в группы с характерным размером порядка четырех постоянных решетки. Фазовому расслоению в ВТСП было также уделено значительное внимание и в других докладах.

Соединение MgB2 продолжает удивлять необычными свойствами. Только-только привыкли к тому, что у него 2 сверхпроводящие щели, как теоретики (О.В.Долгов и другие) и экспериментаторы (Я.Г.Пономарев) заговорили о 4 щелях, о наведенной сверхпроводимости на определенных листах поверхности Ферми. Конечно, примеси и дефекты усредняют картину, поэтому все и наблюдают две сильно различающиеся щели.

Доклад Е.В.Антипова был посвящен новым соединениям и, естественно, его излюбленной ртутной ВТСП системе (автором которой он и является). Кстати, из его сообщения мы узнали, что слово «перовскит» происходит от фамилии Перовского, первооткрывателя соединения (к слову, недурно было бы и за ртутной системой закрепить термин – «антиповит»). Евгений Викторович остановился на очень интересной проблеме, почему иногда не возникает сверхпроводимости в соединениях системы NdBa2Cu3O7-x (аналогичные вопросы возникают для системы PrBa2Cu3O7-x). Оказывается барий очень легко замещает неодим (или празеодим) и, когда таких замещений много, у кислорода появляются два минимума (по энергии), т.е. два равноправных положения. Возникает сильный беспорядок и Тс®0. Поэтому нужны специальные условия для приготовления таких соединений с высокими Тс. Похожая картина и в ртутных ВТСП: при обычных условиях приготовления на своих местах отсутствует до 15% ртути, и Тс, естественно, понижается; для синтеза нужны специальные неравновесные условия. При этом плохо как недоокисление, так и переокисление фазы. На величину окисления можно влиять, например, давлением или фторированием. Добавка фтора приводит к оптимальному окислению и, тем самым, к максимальному Тс. Именно на ртутном соединении с фтором получен современный рекорд Тс=138К в обычных условиях (это соединение обозначается как Hg-1223F). Получена линейная зависимость Тс от величины параметра решетки «а»: Тс растет с уменьшением «а», при а=3.88Å в Hg-1201 величина Тс»100К, при а=3.85Å в Hg-1223F Тс=138К. Таким образом, проявляется известный «закон Маттиаса»: максимальные Тс достигаются вблизи границы неустойчивости системы. Для получения Тс=Ткомн=293К надо иметь а»3.74Å. Исследования этой системы при высоких давлениях подтверждают полученную зависимость Тс(а). Современный абсолютный рекорд критической температуры (получен при высоком давлении) Тс=166К для фторированного образца. До комнатной температуры осталось всего-то 127К!

Строение купратов, как считает Антипов, уже хорошо понято. Сложнее с другими соединениями. В системе висмутатов получен ряд новых соединений, в том числе и сверхпроводящих, например, Sr1-xKxBiO3 (Tc=12K при х=0.6). Очень сложным объектом оказались дибориды. В этой системе получены также новые соединения, однако среди них ни одно и близко не подошло к Тс=40К для MgB2. Поэтому Антипов не верит, что в MgB2 или его аналогах можно увеличить Тс заметно выше 40К (сегодняшний рекорд 41,8К). Для высокой Тс надо получить упорядоченное состояние, а при замещениях возникает беспорядок и Тс®0.

Где искать новые ВТСП? Четкого ответа нет, например, Нобелевский лауреат К.Мюллер верит, что среди сложных оксидов ванадия. В этой системе уже получены полупроводниковые (PbVO3) и даже металлические (SrVO3) соединения. ВТСП среди них пока не найдено.

В дискуссии по докладу Е.В.Антипова выступил Е.Г.Максимов, который спросил, почему нет высоких Тс в легких оксидах и других подобных соединениях с легкими атомами. Ответ Антипова: на уровень Ферми не выходят состояния этих легких элементов; задача – как этого добиться. Е.Г.Максимов сообщил: их теоретические расчеты показывают, что в соединении YC (карбид иттрия) Тс должна превышать 50К. В природе такого соединения нет. Но ведь в природе не было и соединений Nb3Ge и Nb3Si с решеткой типа А15, однако их получили. Это - вызов экспериментаторам.

В целом, виден заметный прогресс в исследовании ВТСП соединений, однако продвижение вперед становится все труднее.

Обзорный доклад по исследованиям вихрей в сверхпроводниках сделал Л.М.Фишер, остановившийся, главным образом, на физической природе макротурбулентной неустойчивости в сверхпроводниках. Он привел очень интересные факты. Например, сейчас магнитооптическим методом видят отдельные вихри в специальных соединениях (NbSe2) и картину их движения. В последнее время изучают интересные дендритные структуры вихрей (хотя феномен был обнаружен еще на образцах соединений с решеткой типа А15, например, в Nb3Sn, о чем рассказал И.А.Руднев). Интересно, что скорость распространения вихрей достигает в таких структурах до 90% от скорости Ферми. На границах двойникования вихри могут двигаться даже под углом к силе Лоренца, поскольку это область «легкого распространения». Простая картина макротурбулентной неустойчивости, а именно, «аннигиляция вихрей и антивихрей®тепловыделение®волна неустойчивости» для объяснения явления не подходит, т.е. это не термомагнитное явление. Быстрые джозефсоновские вихри тоже, оказывается, могут распространяться в протяженных джозефсоновских переходах, магнитосвязанных с волноводными системами (теоретический доклад А.С.Малишевского, В.П.Силина и др.). Дело экспериментаторов – наблюдать их.

В докладах было сообщено и о других интересных явлениях, присущих ВТСП, например, об обнаружении аномального эффекта Нернста и огромного изотоп-эффекта (но не в Тс, а в спектрах фотоэмиссии). Было сообщено и о ряде сенсационных идей и предложений, среди них – о сверхпроводимости при Т>Tкомн и о возможности высокотемпературной сверхпроводимости жидкого водорода.

Совершенно необычный «круглый стол» организовал Е.Г.Максимов. Тема обсуждения - «Есть ли загадки в ВТСП?» - вызвала огромный интерес (зал не вместил всех желающих, многие стояли в дверях) и бурные дискуссии. Действительно, вопросы, казавшиеся довольно ясными или хотя бы близкими к ясности, в действительности оказались непонятными. М.В.Садовский поставил вопросы о природе нормального состояния ВТСП. По его утверждению, в этом вопросе существует полный разнобой. Есть ли Ферми-жидкость? Или это так называемая маргинальная Ферми-жидкость? «Плохая» (новый термин!?) Ферми-жидкость? В низкоэнергетическом пределе в металле должна быть нормальная Ферми-жидкость? Латинжеровская Ферми-жидкость? Сколько теоретиков, столько мнений.

Вопрос о псевдощели не ясен: диэлектрик или невзаимодействующие пары; роль расслоения фаз, страйпы; роль беспорядка? Вопросов больше, чем ответов. Кстати, многие утверждают, что страйпы могут быть поверхностным явлением.

Е.Г.Максимов «подлил масла в огонь» утверждением, что фазовая диаграмма ВТСП, где по оси абсцисс отложена концентрация носителей заряда, абсолютно не ясна. Поверхность Ферми соединения YBa2Cu3Ox не меняется при изменении х от 6.4 до 6.9. Какая же это концентрация? «Свежая» работа: в образцах Bi-2212 с Тс=15К и Тс=88К Ферми-поверхность одна и та же. «Оптика» подтверждает, что изменение концентрации носителей в области сверхпроводимости незначительно. Отсюда последовал вывод: все теории, в которых Тс меняется за счет изменения концентрации носителей, не верны! С.Г.Овчинников поддержал последнее утверждение, сказав, что методы определения концентрации носителей годятся только для оптимального состава и не годятся для недолегированных и перелегированных образцов.

Были и совершенно неожиданные выступления:

- в плоскостях CuO2 в ВТСП - полуионно-полуковалентная связь; это - исключение из правил, необычная ситуация; происходит резонанс ионно-ковалентной связи (предложенный еще Полингом);

- новый подход к сверхпроводимости ВТСП: в основе этого явления лежит локализация (!?)

Оказались непонятыми даже «простейшие» явления в ВТСП. Почему сопротивление всех ВТСП пропорционально Т (Е.Г.Максимов)? Линейный ход сопротивления возникает, если электроны взаимодействуют с «какими-то» бозонами. Но ведь энергия этих бозонов лежит в области фононов!

«Брошен камень» и в сторону фотоэмиссии. Сейчас разрешение в ARPES порядка 1мэВ. И наблюдают странные результаты, например, отсутствие ферми-поверхности в некоторых направлениях (Y-124). Форма сигнала в ARPES практически никогда не бывает «ферми-жидкостной». То, что называют в спектрах ARPES «background», по словам А.С.Александрова, «мы не понимаем». Обнаружен большой изотоп-эффект формы этого «background» (при замене О16 на О18 в LaSrCuO). Вывод Александрова: ситуация с ARPES непонятна, теории этого явления нет, рисование поверхности Ферми некорректно! Метод чисто поверхностный, это не объем образца.

С.Г.Овчинников вновь вернулся к проблеме фазовой диаграммы и псевдощели. «Все привязано к фазовой диаграмме». Передопированный ВТСП – это нормальный металл с какими-то «штучками» (!?), недодопированный ВТСП – это допированный диэлектрик. Но ведь тогда должна меняться концентрация носителей. Как меняется температура возникновения псевдощели Т* при легировании? Есть случаи, когда Т*(х) не пересекает зависимость Тс(х), а идет правее ее (Bi-2201). Вывод: псевдощель не имеет отношения к сверхпроводимости. «Нет пар выше Тс» (!?)

Проблема с магнитным механизмом ВТСП: если величину Тс определяют спиновые флуктуации, то должна быть прямая зависимость от их амплитуды. Однако нет корреляции, скорее даже антикорреляция.

Вот такое состояние дел оказалось через 18 лет после открытия ВТСП. И это хорошо, сказал Н.М.Плакида в заключение и процитировал Е.Г.Максимова (в мягкой редакции): «Тот, кто откроет механизм ВТСП, сыграет плохую роль для нашего сообщества». Предложено уж что-то слишком много механизмов. Нет консенсуса. Как сказал А.С.Александров: «Большой разброс мнений – это хорошо. А консенсус будет».

Активно работала и секция приложений. Доклад Н.А.Черноплекова «Сильноточная сверхпроводимость: проблемы и перспективы» был посвящен обзору применений сверхпроводников (низкотемпературных и ВТСП). Наблюдается постепенный выход сверхпроводников на уровень технических приложений. Так в Японии запущен сверхпроводниковый генератор мощностью 70МВт. Хотя до сих пор нет развитой промышленной технологии производства ВТСП материалов, «смелость невежества» позволяет делать прорывные работы. Во всем мире стареет электротехническое оборудование (оценки показывают, что устарело 40-60% такого оборудования). Естественно, предполагается его замена, и эта замена может быть (обсуждается) на сверхпроводниковую технику.

Есть область техники, где сверхпроводимость уже «вошла в рынок». Это производство сверхпроводящих томографов. Первый такой томограф был создан в 1982 году. Сейчас выпускается примерно 1000 томографов в год. Объем продаж превышает несколько миллиардов долларов. Магнитное поле в таком томографе, создаваемое сверхпроводящим соленоидом, около 3Тл. Магнитная (сверхпроводящая) или магниторезонансная томография – один из самых мощных методов исследования. Все шире входят в обиход также магнитные (сверхпроводящие) сепараторы.

Мощными потребителями сверхпроводящих материалов являются ускорители со сверхпроводящими обмотками - для них изготовлено более 1200 тонн таких материалов. Сверхпроводники «осваивают» и космос. Тут первыми были работы ФИАН’а по исследованию космических лучей. Спектрометры со сверхпроводящей магнитной системой для исследования космических частиц были установлены на Международной космической станции, на спутнике США. При этом предполагается исследование всех видов материи, включая «темную».

Что касается ВТСП, то серьезным конкурентом для существующих материалов считается MgB2. Критическое магнитное поле MgB2 в два раза выше, чем у Nb3Sn. Но здесь еще требуется доведение его до оптимальной технологии. Висмутовый купрат, приготовленный по методу «порошок в трубе», нашел применение в линиях электропередач (специальные, короткие; сейчас в мире примерно 10 таких линий, проектируются более длинные) и в системах подмагничивания железных сердечников в устройствах ограничителей токов. Созданы прототипы всех электротехнических устройств на основе ВТСП. Однако ниша реального использования пока не велика. Это - токовводы, упомянутые линии электропередач и ограничители токов.

Планы США – переход в 2010 году на сверхпроводниковое электротехническое оборудование. Для продвижения этой цели создана новая программа ускоренной разработки ВТСП проводников 2-го поколения с использованием пленочной технологии, позволяющей достичь величины плотности криттоков 3×106А/см2 при Т=77К. Удается пропускать реальные рабочие токи 100-200А (и даже килоамперы в специальных случаях). Существуют прототипы ВТСП лент длиной до 100м и до 1км в лентах с несколько меньшими токами.

По-видимому, альтернативы перехода в будущем на сверхпроводниковую технику не существует. Вопрос времени и развитости соответствующих технологий.

В докладе К.Л.Ковалева (Перспективные применения объемных ВТСП в электромеханике) приведен такой факт: за 10 лет мощность двигателей на основе ВТСП выросла на 5 порядков.

Е.Ю.Клименко сделал несколько замечаний по докладу Н.А.Черноплекова. Во-первых, он считает, что низкотемпературные сверхпроводники уже коммерчески конкурентоспособны на ряде направлений. Во-вторых, сейчас происходит революция в криокуллерах (рефрижераторах) - буквально скачок в устройствах до азотных температур и значительный успех в устройствах до гелиевых температур. Он отметил также, что техническая электродинамика с сильным пиннингом – важная задача для теоретиков на макроуровне.

На заключительном пленарном заседании итоги подвели Ю.В.Копаев (теоретические работы) и В.Ф.Гантмахер (эксперимент).

Ю.В.Копаев в заключительном слове обрисовал ситуацию с механизмом высокотемпературной сверхпроводимости. Электрон-фононное взаимодействие действительно сильно в этих системах. Но и другие механизмы предложены не по злому умыслу. Сейчас происходит сближение с обеих сторон: со стороны электрон-фононного взаимодействия и со стороны кулоновского механизма. Это звучало на конференции. Исходной системой для ВТСП является антиферромагнитный изолятор. Эту фазу определяет не электрон-фононное взаимодействие. Следы ее существуют и в ВТСП. В ВТСП величина энергии Ферми мала и большого толмачевского логарифма не наберешь, т.е. кулоновское взаимодействие не ослаблено в области сверхпроводящего параметра. Поэтому появилась модель Фрелиха-Кулона. Другие модели: модель Хаббарда сближается с t-g-моделью. Надо учитывать еще трехцентровые переходы. Симметрийные соображения: важны, чтобы «не заблудиться». В теории среднего поля: учет диэлектрических и зарядовых корреляций.

В.Ф.Гантмахер высказал заключительные замечания по экспериментальным работам. Говорят, что экспериментальная работа без теоретического объяснения не считается за работу. Это категорически неправильно. Как говорил П.Л.Капица, «Эксперимент – это браслет, а теория – любовь. Любовь проходит, браслет остается навсегда». Но эксперимент должен быть достоверен и понятен. Нужно четко понимать, какие цели ставит эксперимент. Эксперимент первичен, но он должен быть адекватен решаемой задаче. Работ «под фонарем» (искать не там, где нужно, а там, где светло) не должно быть. Пример: нужно ли сейчас работать на ВТСП керамиках? Ответ: можно и нужно. Их можно использовать при исследованиях пространственно-неоднородных структур. Но нужна достоверная аттестация образцов, и такая возможность сейчас в лабораториях есть. На конференции были работы с хорошо аттестованными керамическими образцами (по туннелю, микроскопии). Много работ по исследованию вихрей в ВТСП. На специальной конференции по вихрям (организованной В.В.Мощалковым) было не больше о вихрях, чем здесь. Наука о вихрях, в каком-то смысле, пройдена, и она связана с российскими учеными. На конференции удалось собрать большую команду, связанную с российскими корнями. Это очень хорошо, установлены и крепнут связи со всеми мировыми лабораториями. Нужно держаться за то, в чем сильны. Важно изучать фундаментальные вопросы природы ВТСП. Но изучать только транспортные свойства – мало. Для теоретиков нужны результаты и ЭПР, и квадрупольного резонанса, и ЯМР, рентгеновской спектроскопии, ARPES. Все это надо изучать.

Общая оценка – конференция прошла на высоком научном и организационном уровне при удивительной благожелательности и терпимости участников к противоположным точкам зрения.

Рассказать о всех дискуссиях, прошедших на конференции, практически невозможно. Несомненно, конференция удалась. Как сказал Е.В.Ильичев по поводу организации следующей конференции, - «Ты свистни, себя не заставлю я ждать!».

А еще заключительный банкет совпал с днем рождения председателя Программного комитета Юрия Васильевича Копаева. Оргкомитет подарил ему книгу «Энциклопедия народной медицины» со словами: «А эта Конференция – лекарство от разобщенности».
А.И.Головашкин
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34369
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#39   morozov »

Псевдощель в однослойных дырочных ВТСП

С целью выяснения природы псевдощели в одно-
слойном ВТСП Bi2Sr2-xLaxCuO6+δ p-типа были вы-
полнены измерения низкотемпературной скорости
спин-решеточной релаксации в магнитных полях до
43Тл. В таких сильных полях сверхпроводимость
оказывается полностью подавлена, а псевдощель,
тем не менее, все равно присутствует даже в пере-
допированных образцах с концентрацией дырок
выше оптимальной. Из сравнения характеристик
образца с x = 0.4 при H = 0 (Tc = 32К) и H = 40Тл (Tc
= 0К) был сделан вывод, что псевдощелевой и
сверхпроводящий порядок сосуществуют.
G.-Q. Zheng et al., http://xxx.lanl.gov/abs/condmat/
0502117, Phys. Rev. Lett. 94, 047006 (2005)
Contact: Guo-Qing Zheng
<zheng@psun.phys.okayama-u.ac.jp>
Прямое наблюдение частиц с дробной
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34369
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#40   morozov »

Новый рекорд критической температуры в ВТСП

Исследования взаимосвязи структурных и сверхпроводящих характеристик купратных ВТСП уже давно привели к выводу, что максимальные величины критической температуры Tc достигаются в соединениях с тремя слоями CuO2 в элементарной ячейке и с малым расстоянием dCu-O = a/2 между атомами меди и кислорода (a – период двумерной решетки в плоскости CuO2). Кроме того, концентрация дырок в слоях CuO2 должна быть близка к оптимальной величине n0 = 0.16 (в расчете на атом меди). Все эти условия реализуются в ртутном ВТСП Hg-1223 с добавкой фтора. При этом максимальная Tc = 138К в образцах с a = 0.38496нм. Повысить Tc можно, приложив большое давление P. В работе российских (МГУ), французских и аргентинских специалистов [1] измерены зависимости Tc(P) образцов Hg-1223/F с различным содержанием фтора и, соответственно, различной Tc(P=0). Установлено, что Tc увеличивается с ростом P, достигает максимума и вновь уменьшается. Самая высокая Tc = (166 ± 1.5)К при P = 23ГПа превышает величину Tc, достигнутую при сжатии фазы Hg-1223 без фтора и является, таким образом, рекордной на сегодняшний день. Ее дальнейшему росту препятствует, по-видимому, изгиб слоев CuO2 при уменьшении a.
Изображение
Степень легирования в обоих образцах близка к оптимальной (n = 0.155) с dTc/dP = 1.5K/ГПа.

Л.Опенов

1. Physica C 2004, 408-410, 23
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34369
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#41   morozov »

Примеси индуцируют псевдощель в ВТСП

Принято считать, что необычные свойства нормального состояния ВТСП являются ключом к механизму высокотемпературной сверхпроводимости. В частности, значительные усилия сейчас направлены на выявление природы так называемой псевдощели – резкого уменьшения плотности состояний спиновых и зарядовых возбуждений при температурах, значительно превышающих Tc. Многочисленные модели образования псевдощели можно условно разделить на две большие категории: 1) псевдощелевое состояние – предвестник сверхпроводящего, но макроскопическая фазовая когерентность разрушена тепловыми флуктуациями; 2) псевдощель не имеет ничего общего со сверхпроводимостью и является признаком наличия какого-то другого типа упорядочения (например, спинового или зарядового).

Основная сложность экспериментального изучения псевдощелевого состояния заключается в том, что его низкотемпературные характеристики затушевываются присутствием сверхпроводящего конденсата. Для подавления сверхпроводимости требуются большие магнитные поля, что затрудняет использование различных спектрографических методик. Альтернативой являются примеси (например, Zn или Ni ), замещающие атомы меди в проводящих слоях CuO2. По этому пути и пошли авторы работы [1], которые измерили оптическую проводимость монокристаллов
(Sm,Nd)Ba2{Cu1-y(Ni,Zn)y}3O7-d вдоль оси c. Концентрации немагнитных Zn и магнитных Ni примесей до 9% и 17%, соответственно, оказалось достаточно для полного разрушения сверхпроводящих корреляций даже в оптимально допированных образцах с максимальной Tc. При этом было обнаружено, что в то время как примеси Zn и Ni примерно в равной степени губительны для сверхпроводимости, они совершенно по-разному влияют на псевдощель: увеличение концентрации Zn ведет к плавному уменьшению псевдощели, тогда как при добавлении Ni псевдощель резко возрастает. Интересно, что при замещении Cu/Ni псевдощель появляется даже в оптимально допированных и слегка передопированных образцах, в которых ее вообще не было до введения примесей. Полученные результаты свидетельствуют как против моделей псевдощели – предвестника сверхпроводимости, так и не в пользу тех теоретических построений, которые связывают псевдощель с различными экзотическими несверхпроводящими типами упорядочения (фаза с потоком, d-волновая модуляция плотности и т.д.). Ясно одно: определяющую роль в формировании псевдощели играют магнитные корреляции.

Л.Опенов

A.V.Pimenov et al., Phys. Rev.Lett. 2005, 94, 227003
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34369
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#42   morozov »

СВЕРХПРОВОДНИКИ

ВТСП: двадцать лет спустя

В 2006 году исполняется 20 лет с момента открытия высокотемпературной сверхпроводимости Беднорцем и Мюллером. Этому событию редакция журнала “Nature Physics” посвятила один из последних номеров, предоставив свои страницы известным специалистам в области ВТСП.

Восемь фактов

В статье, озаглавленной “Что мы действительно знаем о высокотемпературных сверхпроводниках?” [1], нобелевский лауреат A.J.Leggett (University of Illinois) выделяет восемь основных экспериментальных фактов, которые (с его точки зрения) можно считать надежно установленными:

1) сверхпроводимость ВТСП есть следствие образования куперовских пар с зарядом 2e каждая (или, более строго – следствие возникновения при T=Tc недиагонального дальнего порядка); об этом однозначно свидетельствуют эксперименты по квантованию магнитного потока и наличие эффекта Джозефсона;

2) медь-кислородные плоскости CuO2 – обязательный элемент кристаллической структуры всех ВТСП;

3) в первом приближении можно считать, что куперовские пары формируются независимо в разных слоях CuO2 (или группах из нескольких таких соседних слоев), разделенных “резервуарами заряда”; об этом говорит малая (по сравнению с kBTc) величина энергии перескока электронов между слоями, определяемая по температурной зависимости сопротивления вдоль оси c;

4) механизм формирования куперовских пар – либо нефононный, либо включает фононы гораздо более сложным образом, чем в теории БКШ (это следует из очень слабого изотопического эффекта или его полного отсутствия в ВТСП);

5) спиновое состояние куперовских пар является синглетным;

6) орбитальное состояние куперовских пар в тетрагональных ВТСП имеет d-волновую симметрию;

7) характерные размеры куперовских пар составляют (1 ÷ 3)нм;

8) куперовские пары, как и в теории БКШ, формируются из электронов, находящихся в обращенных по времени состояниях.

A.J.Leggett полагает, что ближайшей целью экспериментальных исследований должно стать установление как причин универсальности свойств разных семейств ВТСП (например, схожей зависимости Tc от числа слоев CuO2 в элементарной ячейке), так и причин их неуниверсальности (например, резкого различия Tc однослойных ВТСП на основе Hg и Tl), а также выяснение роли высокоэнергетических возбуждений в сверхпроводимости ВТСП. Он замечает, что нам надо учиться ставить перед экспериментом такие вопросы, на которые можно в принципе получить внятные недвусмысленные ответы и которые “не приурочены” к какой-либо конкретной модели. По его мнению, будущая теория высокотемпературной сверхпроводимости должна не только всесторонне описать это явление, но и либо указать нам путь к комнатнотемпературным сверхпроводникам, либо сказать, почему таковых не существует (по крайней мере, в ряду слоистых купратных и родственных им материалов).

Что думают теоретики ?

Следующая статья [2] представляет собой подборку мнений ведущих теоретиков. В сильно сокращенном варианте это звучит так.

P.Anderson (Princeton University) верен своей теории резонирующих валентных связей (RVB) и считает, что она в состоянии (возможно, с некоторыми модификациями) объяснить суть явления. Такого же мнения придерживаются M.Rice (Institut fur Theoretische Physik, Цюрих) и P.Lee (Massachussetts Institute of Technology), последний надеется, что удастся (хотя бы путем численных расчетов) доказать наличие сверхпроводимости в модели Хаббарда с отталкиванием. D.Pines (University of Illinois) тоже убежден в нефононном механизме сверхпроводимости ВТСП. С его точки зрения, мы уже близки к согласованной микроскопической теории сверхпроводимости передопированных ВТСП, в основе которой – аккуратное описание взаимодействия электронов с антиферромагнитными флуктуациями. Здесь, однако, необходимо разобраться, почему при допировании других антиферромагнитных диэлектриков (таких как LaTiO3, V2O3, NiS2, Sr2VO4) сверхпроводимость не возникает даже при очень низких температурах. На это обращает внимание M.Imada (University of Tokyo).

J.Zaanen (Universiteit Leiden) считает, что ВТСП отличаются не своей сложностью, а наоборот, простотой, которая проявляется, например, в строго линейной температурной зависимости сопротивления оптимально допированных образцов вплоть до точки плавления. Это не может быть простой случайностью. И надо избегать любых догм, таких как догма Андерсона-Хаббарда об электронном механизме сверхпроводимости ВТСП. Фононы определенно играют важную роль, хотя и весьма необычную с позиций микроскопической теории. Нужно искать фундаментальный принцип, лежащий в основе явления. Но найти его путем умозрительных рассуждений – дело практически бесполезное. Ключ должен дать эксперимент.

S.Chakravarty (University of California) видит этот ключ в немонотонной (колоколообразной) зависимости Tc от числа слоев CuO2 в элементарной ячейке, а T.Senthil (Indian Institute of Science) – в близости сверхпроводящего, диэлектрического (моттовского) и псевдощелевого состояний. M.Randeira (Ohio State University) придает большое значение поиску в ВТСП новых элементарных возбуждений с необычными квантовыми числами и детальному изучению конкуренции между различными упорядоченными состояниями.

Вообще в отношении к теории ВТСП можно выделить две полярные позиции:

1) многочисленные необычные свойства ВТСП обусловлены различными, не связанными между собой эффектами, так что можно говорить, например, о теории транспортных свойств и теории механизма спаривания как о разных теориях;

2) естественное объяснение всех особенностей ВТСП можно дать с единой точки зрения в рамках новой теории конденсированного вещества с сильными корреляциями.

J.Schmalian (Iowa State University) придерживается второй точки зрения и полагает, что систематическая феноменология нескольких семейств ВТСП говорит в ее пользу. Но пока, полагает M.Vojta (Universitat Karlsruhe), все же не до конца ясно, являются ли такие отличительные особенности как псевдощель, страйпы и видимые с помощью СТМ неоднородности необходимыми ингредиентами или же, напротив, помехой для высокотемпературной сверхпроводимости.

А C.Varma (University of California) – так тот вообще не видит смысла в дальнейших спорах и заявляет, что эксперимент подтвердил предсказанное им нарушение симметрии относительно обращения времени в псевдощелевой фазе за счет спонтанного возникновения замкнутых контуров с током. Следовательно, говорит он, и спаривание носителей, и аномальные свойства ВТСП выше Tc обусловлены сильными флуктуациями в окрестности квантовой критической точки, где псевдощель “закрывается” (остается, правда непонятным, почему же эту теорию обходят молчанием другие мэтры – то ли из зависти, то ли…).

Эти экзотические ВТСП

Изображение

Рис.1. Схематическое изображение фазовой диаграммы ВТСП в координатах температура – отклонение числа носителей (в расчете на атом меди) от половинного заполнения.


В обзорной статье “Являются ли высокотемпературные сверхпроводники экзотическими соединениями?” [3] D.A.Bonn (University of British Columbia), обсуждая фазовую диаграмму ВТСП и родительских диэлектриков (рис. 1), особо подчеркивает, что в ВТСП имеют место все три состояния, представляющие наибольший интерес для современной физики конденсированного вещества:

1) в передопированных ВТСП – ферми-жидкость, которая описывается в рамках одноэлектронной теории;

2) в исходных недопированных соединениях – диэлектрическое состояние (одноэлектронная модель неприменима в принципе);

3) в оптимально допированных и недодопированных ВТСП – нечто среднее между ферми-жидкостью и диэлектриком.

Такое “промежуточное” расположение ВТСП-составов на фазовой диаграмме говорит о необходимости использования принципиально новых подходов для их описания. Здесь, впрочем, необходимо оговориться, что пока не вполне ясно, к чему все-таки ближе оптимально допированные ВТСП с максимальной Tc – к ферми-жидкости или к диэлектрику. Многие сейчас склоняются к тому, что все же – к ферми-жидкости. Но тогда непонятно, какую роль играют (и играют ли?) диэлектрические (кулоновские) корреляции в механизме спаривания…

Автор [3] уделяет большое внимание описанию экспериментов, позволивших установить d-волновую симметрию параметра порядка D в ВТСП. Он отмечает, что это стало возможным благодаря, во-первых, разработке методов изготовления совершенных монокристаллов ВТСП с длиной свободного пробега носителей до ~ 1мкм и чистотой до 99.999% (“Природа завернула деликатное парное состояние в очень сложную проблему материалов”), а во-вторых – с применением новых экспериментальных методик, таких как фотоэмиссионная спектроскопия с угловым разрешением и сканирующая СКВИД-микроскопия. Для оптимально допированных и передопированных образцов использование обычной (но учитывающей анизотропию D) теории БКШ оказывается достаточным для количественного описания многих характеристик ВТСП. Кстати, d-волновая симметрия D открывает новые возможности для использования ВТСП в сверхпроводниковой электронике (о самом последнем эксперименте по симметрии D в ВТСП см. ниже).

Особое значение D.A.Bonn придает флуктуациям параметра порядка, которые в ВТСП очень сильны из-за малой длины когерентности, большой сверхпроводящей щели и низкой фазовой жесткости. Все эти величины в ВТСП примерно на порядок отличаются от соответствующих величин в низкотемпературных сверхпроводниках. Свою роль играет и сильная анизотропия (слоистая кристаллическая структура). Как следствие, флуктуационная область в окрестности Tc оказывается очень большой. И хотя ее не удалось разглядеть на температурной зависимости теплоемкости C (из-за большого фононного вклада в C), зато она четко видна при измерениях коэффициента теплового расширения a (см. рис.2). Если при оптимальном допировании a(T) имеет скачок при T=Tc, как и предсказывает теория среднего поля, то в недодопированных составах с x<1 флуктуации захватывают очень большой диапазон температур шириной ∆Т = T-Tc ~ Tc. Флуктуации при ∆Т ~ Tc наблюдаются также спектроскопическими методами, при исследованиях магнитной восприимчивости и эффекта Нернста. Не исключено, что флуктуации имеют непосредственное отношение к формированию в ВТСП псевдощели. При наличии магнитного поля флуктуации приводят к плавлению вихревой решетки и, следовательно, к переходу в резистивное состояние. Это существенно осложняет работы по практическому использованию ВТСП в магнитах и других сильноточных устройствах.

Изображение
Рис. 2. Температурные зависимости коэффициента теплового расширения YBa2Cu3O6+x с различными x, нормированные на свои значения при T/Tc=0.7.



А на вопрос, вынесенный в заглавие статьи, автор дает утвердительный ответ: да, ВТСП – экзотические соединения, причем практически во всем и в гораздо большей степени, чем представлялось 20 лет назад. Вот с такой экзотикой нам и предстоит разбираться. Хватит ли на это следующего двадцатилетия?...

d x2-y2 симметрия

В еще одной статье этого же номера журнала “Определение симметрии щели в YBa2Cu3O7-δ фазочувствительным методом с угловым разрешением” [4] группа авторов из IBM и University of Twente постаралась поставить точку в спорах о характере отклонения симметрии параметра порядка D в оптимально допированных ВТСП от dx2-y2-волновой. Хотя подавляющее большинство специалистов было согласно с тем, что D имеет преимущественно форму dx2-y2-волны, тем не менее высказывались предположения, что вследствие нарушения симметрии относительно обращения времени к dx2-y2-волне может подмешиваться мнимая компонента (is, ip или idxy). Кроме того, что касается Y123, орторомбическая кристаллическая структура этого ВТСП должна приводить к примеси действительной s-компоненты в D, и вопрос заключается лишь в количественной мере этой примеси.

Изображение
Рис. 3. Кольцо Y123/Nb. (a) схематическое изображение; (b) и (c) – снимки, полученные на оптическом и сканирующем электронном микроскопе, соответственно.

Изображение
Рис. 4. Магнитный поток через кольцо Y123/Nb как функция θ. Точки – эксперимент. Сплошная и пунктирная линии – теория для dx2-y2-волны с примесью s-волны и idxy-волны, соответственно.


Для нахождения зависимости D от угла θ, определяющего положение вектора квазиимпульса на контуре Ферми в плоскости a-b (θ = 0 вдоль оси a и θ = π/2 вдоль оси b), авторы [4] изготовили образцы, состоящие из 72 колец с двумя контактами Y123/Nb на каждом (см. рис. 3). При этом пленки Y123 практически не содержали двойников. Величина D при данном θ рассчитывалась по измеренной величине магнитного потока, обусловленного циркулирующим током при T<Tc. Для чистой dx2-y2-волны должно быть D = D0cos(2θ). Количественный анализ экспериментальных данных показал (см. рис. 4), что примеси мнимых компонент в D не превышают 2.5%. Из этого авторы [4] делают вывод, что эффекты нарушения симметрии относительно обращения времени не имеют к высокотемпературной сверхпроводимости никакого отношения. Между тем примесь s-волны в D оказывается весьма значительной Для модельной зависимости D(θ) = Dx2-y2cos(2θ) + Ds получается Ds/Dx2-y2 = -0.1±0.02. Вследствие этого сверхпроводящая щель вдоль оси b оказывается на » 20% больше, чем вдоль оси a, а направления нулей щели сдвинуты на несколько градусов относительно диагоналей θ = (2m+1)·450, где m = 0, 1, 2, 3.

Л.Опенов

A.J.Leggett, Nature Physics 2006, 2, 134
Nature Physics 2006, 2, 138
D.A.Bonn, Nature Physics 2006, 2, 159
J.R.Kirtley et al., Nature Physics 2006, 2, 190
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34369
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#43   morozov »

Охота за квантовыми страйпами

В 1995 году было обнаружено, что даже незначительное искажение кристаллической структуры ВТСП может привести к исчезновению сверхпроводимости и возникновению так называемых “страйпов” – областей делокализованных электронов (“зарядовых рек”), разделенных областями со спиновым порядком, в которых электроны локализованы. Неоднократно высказывались предположения, что зарядовые неоднородности сохраняются и в сверхпроводящем состоянии, но при этом являются не статическими, а динамическими. На языке квантовой механики это означает наличие суперпозиции большого числа состояний с различной ориентацией страйпов, так что “в среднем” электронная жидкость выглядит однородной. Получить непосредственное экспериментальное доказательство существования в ВТСП таких квантовых страйпов (или же опровергнуть эту гипотезу) оказалось очень трудно из-за малости характерного времени флуктуаций ~ 10-12с.

Косвенное указание на их присутствие в ВТСП все же удалось получить. Исследуя спектры неупругого рассеяния нейтронов, авторы работы [1] обнаружили сильную аномалию колебаний связи Cu-O, происхождение которой трудно объяснить иначе как воздействием квантовых страйпов на решетку. С одной стороны за возникновение этой аномалии, по-видимому, отвечают межэлектронные взаимодействия, поскольку полученные результаты не удалось описать в рамках стандартной одноэлектронной теории. С другой стороны, аномалия отсутствует в несверхпроводящих (существенно недодопированных и передопированных образцах). Значит, электрон-фононное взаимодействие имеет отношение к механизму спаривания, хотя, возможно, не прямое, а косвенное – при посредничестве квантовых страйпов, которые, в свою очередь, появляются вследствие электронных корреляций.

Nature 2006, 440, 1170
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34369
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#44   morozov »

Electronic nematicity above the structural and superconducting transition in BaFe2(As1−xPx)2

S. Kasahara, H. J. Shi, K. Hashimoto, S. Tonegawa, Y. Mizukami, T. Shibauchi, K. Sugimoto, T. Fukuda, T. Terashima, Andriy H. Nevidomskyy & Y. Matsuda


Nature 486, 382–385
(21 June 2012)
doi:10.1038/nature11178

Received 01 November 2011
Accepted 01 May 2012
Published online 20 June 2012

Article tools

Electronic nematicity, a unidirectional self-organized state that breaks the rotational symmetry of the underlying lattice1, 2, has been observed in the iron pnictide3, 4, 5, 6, 7 and copper oxide8, 9, 10, 11 high-temperature superconductors. Whether nematicity plays an equally important role in these two systems is highly controversial. In iron pnictides, the nematicity has usually been associated with the tetragonal-to-orthorhombic structural transition at temperature Ts. Although recent experiments3, 4, 5, 6, 7 have provided hints of nematicity, they were performed either in the low-temperature orthorhombic phase3, 5 or in the tetragonal phase under uniaxial strain4, 6, 7, both of which break the 90° rotational C4 symmetry. Therefore, the question remains open whether the nematicity can exist above Ts without an external driving force. Here we report magnetic torque measurements of the isovalent-doping system BaFe2(As1−xPx)2, showing that the nematicity develops well above Ts and, moreover, persists to the non-magnetic superconducting regime, resulting in a phase diagram similar to the pseudogap phase diagram of the copper oxides8, 12. By combining these results with synchrotron X-ray measurements, we identify two distinct temperatures—one at T*, signifying a true nematic transition, and the other at Ts (<T*), which we show not to be a true phase transition, but rather what we refer to as a ‘meta-nematic transition’, in analogy to the well-known meta-magnetic transition in the theory of magnetism.
Изображение
a, b, Schematic representations of the experimental configuration for torque measurements under in-plane field rotation. In a nematic state, domain formation with different preferred directions in the a–b plane (‘twinning’) will occur. We us…
Изображение
Temperature dependence of the two-fold oscillation amplitude |A2φ| of the torque (blue circles in upper panels), the FWHM and peak intensity (red and green circles in middle panels, respectively) of the synchrotron X-ray Bragg reflection, th…
Изображение
a, Lattice distortion δ ( = (a − b)/(a + b)) and b, the nematic order parameter ψ, proportional to measured A2φ component of the torque in the paramagnetic temperature region, are fitted to the theory (lines) based on the Landau free energy…
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34369
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#45   morozov »

Сверхпроводящие флуктуации и эффект Нернста

При T > Tc дальний сверхпроводящий порядок разрушается, но флуктуации амплитуды параметра порядка сохраняются и ответствены за ряд интересных явлений, таких как парапроводимость (избыточная электрическая проводимость, возникающая в нормальном состоянии сверхпроводника из-за присутствия в нем флуктуирующих куперовских пар). Согласно теории [1], те же самые флуктуации (формирование на короткое время и быстрый распад куперовских пар) должны приводить к эффекту Нернста (генерации поперечного электрического поля при наличии продольного градиента температуры). Этот эффект наблюдали во многих ВТСП при T > Tc, но мнения о его механизме расходятся. По модели [1], поскольку время жизни куперовских пар уменьшается при повышении T, то пары, диффундирующие в область низких T, живут дольше пар, диффундирующих в область высоких T. В результате этого градиент T ведет к току пар в направлении уменьшения T. Отклонение этого тока магнитным полем и создает поперечную разность потенциалов.

Экспериментальная регистрация “флуктуационного” эффекта Нернста при T > Tc сильно затруднена наличием “паразитного” сигнала от нормальных электронов. Чтобы уменьшить относительную величину этого сигнала, французские ученые (Lab. Physique Quantique, CNRS) в работе [2] использовали тот факт, что при уменьшении длины свободного пробега носителей l время жизни куперовских пар τGL » ξ2/vFl увеличивается, тогда как время свободного пробега “нормальных” электронов τel » l/vF уменьшается (здесь ξ – длина сверхпроводящей когерентности, vF – скорость Ферми). Поэтому для эксперимента они выбрали аморфные тонкие пленки Nb0.15Si0.85, у которых величина l » 0.25нм очень мала, и в эффекте Нернста преобладает флуктуационная составляющая. Оказалось, что экспериментальная величина недиагональной компоненты тензора проводимости Пельтье αxy=Jx/ÑyT отлично согласуется с вычисленной по формуле для двумерных сверхпроводников из работы [1]. Это подтверждает флуктуационную природу эффекта.

Л.Опенов

Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 287001
Nature Physics 2006, 2, 686; http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0607587
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Закрыто

Вернуться в «Дискуссионный клуб / Debating-Society»