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Superconductor de fermiones pesados

Los superconductores de fermiones pesados ​​son un tipo de superconductor no convencional .

El primer superconductor de fermiones pesados , CeCu 2 Si 2 , fue descubierto por Frank Steglich en 1978. [1]

Desde entonces se han encontrado más de 30 superconductores de fermiones pesados ​​(en materiales basados ​​en Ce, U), con una temperatura crítica de hasta 2,3 K (en CeCoIn 5 ). [2]

Los materiales fermiónicos pesados ​​son compuestos intermetálicos que contienen elementos de tierras raras o actínidos. Los electrones f de estos átomos se hibridan con los electrones de conducción normales, lo que da lugar a cuasipartículas con una masa efectiva mejorada. [ cita requerida ]

A partir de las mediciones de calor específico se sabe que los pares de Cooper en el estado superconductor también están formados por las cuasipartículas pesadas. [10] A diferencia de los superconductores normales, no se puede describir mediante la teoría BCS . Debido a la gran masa efectiva, [11] la velocidad de Fermi se reduce y es comparable a la frecuencia inversa de Debye . Esto conduce a la falla de la imagen de los electrones que polarizan la red como una fuerza de atracción. [ cita requerida ]

Algunos superconductores fermiónicos pesados ​​son materiales candidatos para la fase Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (FFLO) . [12] En particular, ha habido evidencia de que CeCoIn 5 cerca del campo crítico está en un estado FFLO. [13]

Referencias

  1. ^ ab Steglich, F.; Aarts, J.; Bredl, CD; Lieke, W.; Meschede, D.; Franz, W.; Schäfer, H. (1979). "Superconductividad en presencia de fuerte paramagnetismo de Pauli: CeCu 2 Si 2 ". Cartas de revisión física . 43 (25): 1892–1896. Código bibliográfico : 1979PhRvL..43.1892S. doi : 10.1103/PhysRevLett.43.1892. hdl : 1887/81461 . S2CID  123497750.
  2. ^ ab Petrovic, C.; Pagliuso, PG; Hundley, MF; Movshovich, R.; Sarrao, JL ; Thompson, JD; Fisk, Z.; Monthoux, P. (2001). "Superconductividad de fermiones pesados ​​en CeCoIn 5 a 2,3 K". Journal of Physics: Condensed Matter . 13 (17): L337. arXiv : cond-mat/0103168 . Código Bibliográfico :2001JPCM...13L.337P. doi :10.1088/0953-8984/13/17/103. S2CID  59148857.
  3. ^ E. Bauer; et al. (2004). "Superconductividad de fermiones pesados ​​y orden magnético en CePt3Si no centrosimétrico". Phys. Rev. Lett . 92 (2): 027003. arXiv : cond-mat/0308083 . Código Bibliográfico :2004PhRvL..92b7003B. doi :10.1103/PhysRevLett.92.027003. PMID  14753961. S2CID  20007050.
  4. ^ Mathur, ND; Grosche, FM; Julian, SR; Walker, IR; Freye, DM; Haselwimmer, RKW; Lonzarich, GG (1998). "Superconductividad mediada magnéticamente en compuestos fermiónicos pesados". Nature . 394 (6688): 39. Bibcode :1998Natur.394...39M. doi :10.1038/27838. S2CID  52837444.
  5. ^ Ott, HR; Rudigier, H.; Fisk, Z.; Smith, JL (1983). "UBe13: un superconductor de actínidos no convencional". Phys. Rev. Lett . 50 (20): 1595. Bibcode :1983PhRvL..50.1595O. doi :10.1103/PhysRevLett.50.1595.
  6. ^ Stewart, GR; Fisk, Z.; Willis, JO; Smith, JL (1984). "Posibilidad de coexistencia de superconductividad en masa y fluctuaciones de espín en UPt3". Phys. Rev. Lett . 52 (8): 679. Bibcode :1984PhRvL..52..679S. doi :10.1103/PhysRevLett.52.679. S2CID  73591098.
  7. ^ Palstra, TTM y Menovsky, AA y Berg, J. van den y Dirkmaat, AJ y Kes, PH y Nieuwenhuys, GJ y Mydosh, JA (1985). "Superconductividad y transiciones magnéticas en el sistema de fermiones pesados ​​URu2Si2". Phys. Rev. Lett . 55 (24): 2727–2730. Bibcode :1985PhRvL..55.2727P. doi :10.1103/PhysRevLett.55.2727. PMID  10032222.{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  8. ^ Geibel, C.; Schank, C.; Thies, S.; Kitazawa, H.; Bredl, CD; Böhm, A.; Rau, M.; Grauel, A.; Caspary, R.; Helfrich, R.; Ahlheim, U.; Weber, G.; Steglich, F. (1991). "Superconductividad de fermiones pesados ​​a Tc = 2K en el antiferroimán UPd 2 Al 3 ". Z. Phys. B . 84 (1): 1. Bibcode :1991ZPhyB..84....1G. doi :10.1007/BF01453750. S2CID  121939561.
  9. ^ Geibel, C.; Thiès, S.; Kaczorowski, D.; Mehner, A.; Grauel, A.; Seidel, B.; Ahlheim, U.; Helfrich, R.; Petersen, K.; Bredl, CD; Steglich, F. (1991). "Un nuevo superconductor de fermiones pesados: UNi 2 Al 3 ". Z. Phys. B . 83 (3): 305. Código bibliográfico : 1991ZPhyB..83..305G. doi :10.1007/BF01313397. S2CID  121206896.
  10. ^ Neil W. Ashcroft y N. David Mermin, Física del estado sólido
  11. ^ Pfleiderer, C. (2009). "Fases superconductoras de compuestos con electrones f". Reseñas de Física Moderna . 81 (4): 1551–1624. arXiv : 0905.2625 . Código Bibliográfico :2009RvMP...81.1551P. doi :10.1103/RevModPhys.81.1551. S2CID  119218693.
  12. ^ Matsuda, Yuji; Shimahara, Hiroshi (2007). "Estado Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov en superconductores de fermiones pesados". J. Phys. Soc. Jpn . 76 (5): 051005. arXiv : cond-mat/0702481 . Código Bibliográfico :2007JPSJ...76e1005M. doi :10.1143/JPSJ.76.051005. S2CID  119429977.
  13. ^ Bianchi, A.; Movshovich, R.; Capan, C.; Pagliuso, PG; Sarrao, JL (2003). "Posible estado Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov en CeCoIn 5 ". Phys. Rev. Lett . 91 (18): 187004. arXiv : cond-mat/0304420 . Código Bibliográfico : 2003PhRvL..91r7004B. doi : 10.1103/PhysRevLett.91.187004. PMID  14611309. S2CID  25005211.