UPd 2 Al 3 es un superconductor de fermiones pesados con una estructura cristalina hexagonal y una temperatura crítica T c = 2,0 K que fue descubierto en 1991. [1] Además, UPd 2 Al 3 se ordena antiferromagnéticamente a T N = 14 K, y UPd 2 Al 3 presenta el comportamiento inusual de que este material, a temperaturas inferiores a 2 K, es simultáneamente superconductor y magnéticamente ordenado. [2] Experimentos posteriores demostraron que la superconductividad en UPd 2 Al 3 está mediada magnéticamente, [3] y UPd 2 Al 3, por lo tanto, sirve como un excelente ejemplo de superconductores no mediados por fonones.
La superconductividad de fermiones pesados fue descubierta ya a finales de los años 1970 (siendo el CeCu2Si2 el primer ejemplo), pero el número de compuestos de fermiones pesados conocidos por su capacidad de superconducción era todavía muy pequeño a principios de los años 1990, cuando Christoph Geibel, en el grupo de Frank Steglich, encontró dos superconductores de fermiones pesados estrechamente relacionados, UNi2Al3 (Tc = 1K ) y UPd2Al3 ( Tc = 2K ) , que se publicaron en 1991. [ 4] [1] En ese momento, la Tc = 2,0K del UPd2Al3 era la temperatura crítica más alta entre todos los superconductores de fermiones pesados conocidos, y este récord se mantendría durante 10 años hasta que se descubrió CeCoIn5 en 2001. [5]
El comportamiento metálico general de UPd 2 Al 3 , [1] por ejemplo, como se deduce de la resistividad de cc, es típico para un material de fermiones pesados y se puede explicar de la siguiente manera: dispersión de Kondo incoherente por encima de aproximadamente 80 K y estado de fermiones pesados coherente (en una red de Kondo) a temperaturas más bajas. Al enfriarse por debajo de 14 K, UPd 2 Al 3 se ordena antiferromagnéticamente de manera proporcional (vector de onda de ordenamiento (0,0,1/2)) y con un momento magnético ordenado considerable de aproximadamente 0,85 μ B por átomo de uranio, como se determina a partir de la dispersión de neutrones . [6]
El estado de fermión pesado metálico se caracteriza por una masa efectiva fuertemente aumentada, que está relacionada con una velocidad de Fermi reducida , que a su vez produce una tasa de dispersión de transporte fuertemente suprimida. De hecho, para UPd 2 Al 3 se observó un comportamiento Drude óptico con una tasa de dispersión extremadamente baja en frecuencias de microondas. [7] Esta es la "relajación Drude más lenta" observada para cualquier sistema metálico tridimensional hasta ahora.
La superconductividad en UPd 2 Al 3 tiene una temperatura crítica de 2,0 K y un campo crítico de alrededor de 3 T. El campo crítico no muestra anisotropía a pesar de la estructura cristalina hexagonal. [8] En general, se cree que el mecanismo de acoplamiento de los superconductores de fermiones pesados no puede ser de naturaleza fonónica. A diferencia de muchos otros superconductores no convencionales, en el caso del UPd 2 Al 3 existen pruebas experimentales sólidas (concretamente, mediante dispersión de neutrones [3] y espectroscopia de efecto túnel [9] ) de que la superconductividad está mediada magnéticamente.
En los primeros años después del descubrimiento de UPd 2 Al 3 se debatió activamente si su estado superconductor puede soportar una fase Fulde–Ferrell–Larkin–Ovchinnikov (FFLO) , pero esta sugerencia fue refutada posteriormente. [2]