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Rutenato de distroncio

El rutenato de distroncio , también conocido como rutenato de estroncio , es un óxido de estroncio y rutenio con la fórmula química Sr 2 RuO 4 . Fue el primer superconductor de perovskita del que se informó que no contenía cobre . El rutenato de estroncio es estructuralmente muy similar a los superconductores de cuprato de alta temperatura y, en particular, es casi idéntico al superconductor dopado con lantano (La, Sr) 2 CuO 4 . Sin embargo, la temperatura de transición para la transición de fase superconductora es 0,93 K (aproximadamente 1,5 K para la mejor muestra), que es mucho menor que el valor correspondiente para los cupratos. [2]

Superconductividad

La superconductividad en SRO fue observada por primera vez por Yoshiteru Maeno et al. A diferencia de los superconductores de cuprato, el SRO muestra superconductividad en ausencia de dopaje . [2] El parámetro de orden superconductor en SRO exhibe firmas de ruptura de simetría de inversión de tiempo , [3] y, por lo tanto, puede clasificarse como un superconductor no convencional .

Se cree que Sr 2 RuO 4 es un sistema bastante bidimensional, en el que la superconductividad se produce principalmente en el plano Ru-O. La estructura electrónica del Sr 2 RuO 4 se caracteriza por tres bandas derivadas de los orbitales Ru t 2g 4d, a saber, las bandas α, β y γ, de las cuales la primera tiene forma de agujero mientras que las otras dos tienen forma de electrón. Entre ellas, la banda γ surge principalmente del orbital d xy , mientras que las bandas α y β surgen de la hibridación de los orbitales d xz y d yz . Debido a la bidimensionalidad del Sr 2 RuO 4 , su superficie de Fermi consta de tres láminas casi bidimensionales con poca dispersión a lo largo del eje c cristalino y que el compuesto es casi magnético. [4]

Las primeras propuestas sugirieron que la superconductividad es dominante en la banda γ. En particular, el parámetro candidato de orden de onda p quiral en el espacio de momento exhibe un devanado de fase de dependencia k que es característico de la ruptura de simetría de inversión de tiempo. Se espera que este peculiar orden superconductor de banda única dé lugar a una supercorriente espontánea apreciable en el borde de la muestra. Este efecto está estrechamente asociado con la topología del hamiltoniano que describe Sr 2 RuO 4 en el estado superconductor, que se caracteriza por un número de Chern distinto de cero . Sin embargo, las sondas de escaneo hasta ahora no han logrado detectar los campos de ruptura de simetría de inversión temporal esperados generados por la supercorriente, desviados en órdenes de magnitud. [5] Esto ha llevado a algunos a especular que la superconductividad surge predominantemente de las bandas α y β. [6] Un superconductor de dos bandas de este tipo, aunque tiene un devanado de fase de dependencia k en sus parámetros de orden en las dos bandas relevantes, es topológicamente trivial ya que las dos bandas presentan números de Chern opuestos. Por lo tanto, posiblemente podría dar una supercorriente muy reducida, si no completamente cancelada, en el borde. Sin embargo, más tarde se descubrió que este ingenuo razonamiento no era del todo correcto: la magnitud de la corriente de borde no está directamente relacionada con la propiedad topológica del estado quiral. [7] En particular, aunque se espera que la topología no trivial dé lugar a estados de borde quirales protegidos, debido a la ruptura de simetría U(1), la corriente de borde no es una cantidad protegida. De hecho, se ha demostrado que la corriente de borde desaparece de manera idéntica para cualquier estado de emparejamiento quiral de mayor momento angular que presente números de Chern aún mayores, como las ondas d, f, etc. [8] [9]

T c parece aumentar bajo compresión uniaxial [10] que empuja la singularidad de van Hove del orbital d xy a través del nivel de Fermi. [11]

Se informó evidencia del estado singlete de onda p como en cupratos y superconductores convencionales, en lugar del estado triplete de onda p menos convencional conjeturado . [12] [13] También se ha sugerido que la superconductividad del rutenato de estroncio podría deberse a una fase Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov . [14] [15]

El rutenato de estroncio se comporta como un líquido Fermi convencional a temperaturas inferiores a 25 K. [16]

En 2023, un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign confirmó la predicción de 67 años de antigüedad sobre la excitación demoníaca de Pines en Sr 2 RuO 4 . [17]

Ver también

Referencias

  1. ^ Lichtenberg, F.; Cataña, A.; Mannhart, J.; Schlom, DG (2 de marzo de 1992). "Sr 2 RuO 4 : Un sustrato metálico para el crecimiento epitaxial de YBa 2 Cu 3 O 7−δ ". Letras de Física Aplicada . Publicación AIP. 60 (9): 1138-1140. doi :10.1063/1.106432. ISSN  0003-6951.
  2. ^ ab Koster, Gertjan; Klein, Lior; Siemons, Wolter; Rijnders, Guus; Esquivar, J. Steven; Eom, Chang-Beom; En blanco, Dave HA; Beasley, Malcolm R. (2012). "Estructura, propiedades físicas y aplicaciones de películas delgadas de SrRuO3". Reseñas de Física Moderna . 84 (1): 253–298. Código Bib : 2012RvMP...84..253K. doi : 10.1103/RevModPhys.84.253.
  3. ^ Kapitulnik, Aharon; Xia, Jing; Elizabeth Schemm Alexander Palevski (mayo de 2009). "Efecto polar Kerr como sonda para romper la simetría por inversión de tiempo en superconductores no convencionales". Nueva Revista de Física . 11 (5): 055060. arXiv : 0906.2845 . Código bibliográfico : 2009NJPh...11e5060K. doi :10.1088/1367-2630/11/5/055060. S2CID  43924082.
  4. ^ Mazin, II; Singh, David J. (28 de julio de 1997). "Superconductividad inducida por fluctuación de espín ferromagnético en Sr 2 RuO 4 ". Cartas de revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 79 (4): 733–736. arXiv : cond-mat/9703068 . Código bibliográfico : 1997PhRvL..79..733M. doi :10.1103/physrevlett.79.733. ISSN  0031-9007. S2CID  119434737.
  5. ^ Hicks, Clifford W.; et al. (2010). "Límites de la magnetización relacionada con la superconductividad en Sr 2 RuO 4 y PrOs 4 Sb 12 a partir de microscopía de barrido SQUID". Revisión física B. 81 (21): 214501. arXiv : 1003.2189 . Código Bib : 2010PhRvB..81u4501H. doi : 10.1103/PhysRevB.81.214501. S2CID  26608198.
  6. ^ Raghu, S.; Marini, Aarón; Pankratov, Steve; Rubio, Ángel (2010). "Superconductividad cuasi unidimensional oculta en Sr2RuO4". Cartas de revisión física . 105 (13): 136401. arXiv : 1003.3927 . Código bibliográfico : 2010PhRvL.105b6401B. doi : 10.1103/PhysRevLett.105.026401. PMID  20867720. S2CID  26117260.
  7. ^ Huang, Wen; Lederer, Samuel; Taylor, Eduardo; Kallin, Catherine (12 de marzo de 2015). "Naturaleza no topológica de la corriente de borde en un superconductor de ondas de quiralpo". Revisión física B. 91 (9): 094507. arXiv : 1412.4592 . Código Bib : 2015PhRvB..91i4507H. doi : 10.1103/physrevb.91.094507 . ISSN  1098-0121.
  8. ^ Huang, Wen; Taylor, Eduardo; Kallin, Catherine (19 de diciembre de 2014). "Corrientes de borde de fuga en superconductores quirales topológicos sin onda p". Revisión física B. 90 (22): 224519. arXiv : 1410.0377 . Código Bib : 2014PhRvB..90v4519H. doi : 10.1103/physrevb.90.224519. ISSN  1098-0121. S2CID  118773764.
  9. ^ Tada, Yasuhiro; Nie, Wenxing; Oshikawa, Masaki (13 de mayo de 2015). "Momento angular orbital y flujo espectral en superfluidos quirales bidimensionales". Cartas de revisión física . 114 (19): 195301. arXiv : 1409.7459 . Código Bib : 2015PhRvL.114s5301T. doi : 10.1103/physrevlett.114.195301. ISSN  0031-9007. PMID  26024177. S2CID  3152887.
  10. ^ Steppke, Alejandro; Zhao, Lishan; Barbero, Mark E.; Scaffidi, Thomas; Jerzembeck, Fabián; Rosner, Helge; Gibbs, Alexandra S.; Maeno, Yoshiteru; Simón, Steven H.; Mackenzie, Andrew P.; Hicks, Clifford W. (12 de enero de 2017). «Fuerte pico en Tc de Sr2RuO4 bajo presión uniaxial» (PDF) . Ciencia . Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS). 355 (6321): eaf9398. doi : 10.1126/ciencia.aaf9398. hdl : 10023/10113 . ISSN  0036-8075. PMID  28082534. S2CID  8197509.
  11. ^ Sunko, Verónica; Abarca Morales, Édgar; Marković, Igor; Barbero, Mark E.; Milosavljević, Dijana; Mazzola, Federico; Sokolov, Dmitry A.; Kikugawa, Naoki; Cacho, Cephise; Dudin, Pavel; Rosner, Helge (19 de agosto de 2019). "Observación directa de una transición de Lifshitz impulsada por tensiones uniaxiales en Sr2RuO4". npj Materiales cuánticos . 4 (1): 46. arXiv : 1903.09581 . Código Bib : 2019npjQM...4...46S. doi :10.1038/s41535-019-0185-9. ISSN  2397-4648. S2CID  85459284.
  12. ^ Cronista, Aaron; Pustogow, Andrej; Kikugawa, Naoki; Sokolov, Dmitry A.; Jerzembeck, Fabián; Hicks, Clifford W.; Mackenzie, Andrew P.; Bauer, Eric D.; Marrón, Stuart E. (22 de junio de 2021). "Evidencia de superconductividad no convencional de paridad uniforme en Sr2RuO4". Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . 118 (25). arXiv : 2007.13730 . Código Bib : 2021PNAS..11825313C. doi : 10.1073/pnas.2025313118 . ISSN  0027-8424. PMC 8237678 . PMID  34161272. 
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  14. ^ Kinjo, K.; Mánago, M.; Kitagawa, S.; Mao, ZQ; Yonezawa, S.; Maeno, Y.; Ishida, K. (22 de abril de 2022). "Esmeticidad de espín superconductor que evidencia el estado Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov en Sr 2 RuO 4". Ciencia . 376 (6591): 397–400. Código Bib : 2022 Ciencia... 376.. 397K. doi : 10.1126/ciencia.abb0332. ISSN  0036-8075. PMID  35446631. S2CID  248322696.
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  16. ^ Yanoff, Brian (2000). Dependencia de la temperatura de la profundidad de penetración en el superconductor no convencional Sr2RuO4 (PDF) . Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Archivado desde el original (PDF) el 16 de septiembre de 2012 . Consultado el 16 de abril de 2012 .
  17. ^ Abbamonte, Peter (9 de agosto de 2023). "El demonio de Pines observado como un plasmón acústico 3D en Sr2RuO4". Naturaleza . 45 (7977): 66–70. Código Bib :2023Natur.621...66H. doi : 10.1038/s41586-023-06318-8 . PMC 10482684 . PMID  37558882. 

Otras lecturas