UPd2Al3 - UPd2Al3

UPd2Al3 это сверхпроводник с тяжелыми фермионами с шестиугольником Кристальная структура и критическая температура Tc= 2,0К, что было обнаружено в 1991 году.[1] Кроме того, UPd2Al3 заказы антиферромагнитно в TN= 14K и UPd2Al3 Таким образом, этот материал отличается необычным поведением при температурах ниже 2К. одновременно сверхпроводящие и магнитоупорядоченные.[2]Более поздние эксперименты показали, что сверхпроводимость в UPd2Al3 магнитно опосредовано,[3] и UPd2Al3 поэтому служит ярким примером нефононно-опосредованных сверхпроводников.

Открытие

Сверхпроводимость с тяжелыми фермионами была открыта еще в конце 1970-х годов (с помощью CeCu2Si2 является первым примером), но количество соединений с тяжелыми фермионами, известных как сверхпроводники, было еще очень мало в начале 1990-х, когда Кристоф Гейбель в группе Франк Стеглич обнаружил два тесно связанных сверхпроводника с тяжелыми фермионами, UNi2Al3 (Тc= 1K) и UPd2Al3 (Тc= 2K), которые были опубликованы в 1991 г.[4][1] В этот момент Tc= 2,0 КБ UPd2Al3 была самой высокой критической температурой среди всех известных сверхпроводников с тяжелыми фермионами, и этот рекорд продержался 10 лет, пока CeCoIn5 был обнаружен в 2001 году.[5]

Металлическое состояние

Общее металлическое поведение UPd2Al3,[1] например как выводится из удельного сопротивления постоянному току, типичен для материала с тяжелыми фермионами и может быть объяснен следующим образом: некогерентный Кондо рассеяние выше примерно 80 К и когерентное состояние тяжелых фермионов (в Кондо решетка ) при более низких температурах. При охлаждении ниже 14 К UPd2Al3 упорядочивает антиферромагнитно соизмеримым образом (волновой вектор порядка (0,0,1 / 2)) и со значительной упорядоченной магнитный момент примерно 0,85 мкмB на атом урана, как определено из рассеяние нейтронов.[6]

Состояние металлического тяжелого фермиона характеризуется сильно увеличенной эффективной массой, которая связана с уменьшением Скорость Ферми, что, в свою очередь, приводит к сильному подавлению скорости транспортного рассеяния. Действительно, для UPd2Al3 оптический Друде поведение с чрезвычайно низкой скоростью рассеяния наблюдалась на микроволновых частотах.[7] Это «самая медленная релаксация Друде», наблюдаемая до сих пор для любой трехмерной металлической системы.

Сверхпроводящее состояние

Сверхпроводимость в UPd2Al3 имеет критическую температуру 2,0К и критическое поле около 3Тл. Критическое поле не проявляет анизотропии, несмотря на гексагональную кристаллическую структуру.[8]Для сверхпроводников с тяжелыми фермионами обычно считается, что механизм связи не может быть фононным по своей природе. В отличие от многих других нетрадиционных сверхпроводников, для UPd2Al3 на самом деле существует убедительное экспериментальное доказательство (а именно, рассеяние нейтронов [3] и туннельная спектроскопия [9]), что сверхпроводимость опосредована магнитами.

В первые годы после открытия UPd2Al3 активно обсуждалось, может ли его сверхпроводящее состояние поддерживать Фаза Фульде – Феррелла – Ларкина – Овчинникова (FFLO)., но позже это предположение было опровергнуто.[2]

Рекомендации

  1. ^ а б c Geibel, C .; Schank, C .; Thies, S .; Kitazawa, H .; Bredl, C.D .; Böhm, A .; Рау, М .; Grauel, A .; Caspary, R .; Helfrich, R .; Ahlheim, U .; Вебер, G .; Стеглич, Ф. (1991). «Сверхпроводимость с тяжелыми фермионами при Tc= 2К в антиферромагнетике UPd2Al3". Z. Phys. B. 84 (1): 1–2. Bibcode:1991ZPhyB..84 .... 1G. Дои:10.1007 / BF01453750.
  2. ^ а б Пфлайдерер, К. (2009). «Сверхпроводящие фазы f -электронных соединений». Обзоры современной физики. 81 (4): 1551–1624. arXiv:0905.2625. Bibcode:2009РвМП ... 81.1551П. Дои:10.1103 / RevModPhys.81.1551.
  3. ^ а б Sato, N.K .; Сын.; Miyake, K .; Shiina, R .; Thalmeier, P .; Varelogiannis, G .; Geibel, C .; Стеглич, Ф .; Fulde, P .; Комацубара, Т. (2001). «Сильная связь между локальными моментами и сверхпроводящими« тяжелыми »электронами в UPd2Al3". Природа. 410 (6826): 340–343. Дои:10.1038/35066519. PMID  11268203.
  4. ^ Geibel, C .; Thies, S .; Качоровский, Д .; Mehner, A .; Grauel, A .; Зайдель, Б .; Ahlheim, U .; Helfrich, R .; Петерсен, К .; Bredl, C.D .; Стеглич, Ф. (1991). "Новый сверхпроводник с тяжелыми фермионами: UNi2Al3". Z. Phys. B. 83 (3): 305–306. Bibcode:1991ZPhyB..83..305G. Дои:10.1007 / BF01313397.
  5. ^ Петрович, Ц .; Pagliuso, P.G .; Hundley, M.F .; Мовшович, Р .; Sarrao, J.L .; Thompson, J.D .; Фиск, З .; Месяц, П. (2001). «Сверхпроводимость с тяжелыми фермионами в CeCoIn.5 при 2,3 К ". J. Phys .: Condens. Иметь значение. 13 (17): L337 – L342. arXiv:cond-mat / 0103168. Bibcode:2001JPCM ... 13L.337P. Дои:10.1088/0953-8984/13/17/103.
  6. ^ А. Криммель; П. Фишер; Б. Рёссли; Х. Малетта; К. Гейбель; К. Шанк; А. Грауэл; А. Лойдл; Ф. Стеглич (1992). «Нейтронографическое исследование тяжелых фермионных сверхпроводников УМ.2Al3(M = Pd, Ni) ". Z. Phys. B. 86 (2): 161–162. Bibcode:1992ZPhyB..86..161K. Дои:10.1007 / BF01313821.
  7. ^ М. Шеффлер; М. Дрессель; М. Журдан; Х. Адриан (2005). «Чрезвычайно медленная друде релаксация коррелированных электронов». Природа. 438 (7071): 1135–1137. Bibcode:2005 Натур.438.1135S. Дои:10.1038 / природа04232. PMID  16372004.
  8. ^ Сидел на; Сакон, Т; Takeda, N; Камацубара, Т; Гейбель, К; Стеглич, Ф (1992). «Анизотропия в сверхпроводнике с тяжелыми фермионами - UPd2Al3». J. Phys. Soc. JPN. 61 (1): 32–34. Дои:10.1143 / JPSJ.61.32.
  9. ^ Jourdan, M .; Huth, M .; Адриан, Х. (1999). «Сверхпроводимость, обусловленная спиновыми флуктуациями в соединении с тяжелыми фермионами UPd.2Al3". Природа. 398 (6722): 47–49. Bibcode:1999Натура.398 ... 47J. Дои:10.1038/17977.