Состояние сильного магнитного поля сверхпроводника с тяжелыми фермионами CeRhIn5 выявило так называемое электронное нематическое состояние, в котором электроны материала выровнены таким образом, чтобы снизить симметрию исходного кристалла, что теперь кажется универсальным среди нетрадиционных сверхпроводников. . Нетрадиционная сверхпроводимость развивается вблизи фазовой границы, разделяющей магнитоупорядоченные и магнитно-неупорядоченные фазы материала.«Появление электронного выравнивания, называемого нематическим поведением, в прототипе сверхпроводника с тяжелыми фермионами подчеркивает взаимосвязь нематичности и нетрадиционной сверхпроводимости, предполагая, что нематичность является обычным явлением среди коррелированных сверхпроводящих материалов», — сказал Филип Роннинг из Национальной лаборатории Лос-Аламоса, ведущий автор. на бумаге. Тяжелые фермионы — это интерметаллические соединения, содержащие редкоземельные или актинидные элементы.
«Эти материалы с тяжелыми фермионами имеют иную иерархию энергетических масштабов, чем в переходных металлах и органических материалах, но они часто имеют похожие сложные и взаимосвязанные физические степени свободы спина, заряда и решетки», — сказал он.О работе сообщили в Nature сотрудники Лос-Аламосской группы изучения конденсированных веществ и магнитов и их сотрудники.Используя транспортные измерения около квантовой критической точки CeRhIn5 при 50 Тесла, исследователи наблюдали флуктуирующее нематическое состояние.
Нематическое состояние наиболее хорошо известно в жидких кристаллах, в которых молекулы жидкости параллельны, но не расположены периодическим массивом. Состояния, подобные нематику, наблюдались в системах переходных металлов вблизи магнитных и сверхпроводящих фазовых переходов.
Наличие этого свойства указывает на корреляцию нематичности с нетрадиционной сверхпроводимостью. Однако отличие нового нематического состояния, обнаруженного в CeRhIn5, от других систем состоит в том, что оно легко поворачивается под действием направления магнитного поля.
Роннинг отметил, что использование импульсного магнитного поля Национальной лаборатории сильного магнитного поля в Лос-Аламосе было важным из-за больших магнитных полей, необходимых для доступа в это состояние. Кроме того, еще одним важным вкладом было изготовление устройств микронных размеров с использованием измельчения сфокусированным ионным пучком, выполненного в Германии, что позволило проводить измерения переноса в сильных магнитных полях.
Сверхпроводимость широко используется в магнитно-резонансной томографии (МРТ), в ускорителях частиц, устройствах магнитного синтеза, а также в ВЧ- и СВЧ-фильтрах, среди прочего.