UPd 2 Al 3 - это сверхпроводник с тяжелыми фермионами с гексагональной кристаллической структурой и критической температурой T c = 2.0K, который был открыт в 1991 году. [1] Кроме того, UPd 2 Al 3 упорядочивает антиферромагнитно при T N = 14K, а UPd 2 Al Таким образом, 3 показывает необычное поведение: этот материал при температурах ниже 2K одновременно является сверхпроводящим и магнитоупорядоченным. [2] Более поздние эксперименты показали, что сверхпроводимость в UPd 2 Al 3является магнитно-опосредованным [3], и поэтому UPd 2 Al 3 служит ярким примером нефононно -опосредованных сверхпроводников.
Открытие
Сверхпроводимость с тяжелыми фермионами была открыта еще в конце 1970-х годов ( первым примером является CeCu 2 Si 2 ), но количество соединений с тяжелыми фермионами, известных как сверхпроводники, было еще очень мало в начале 1990-х годов, когда Кристоф Гейбель в группе исследователей. Франк Стеглич найдены две тесно связанные с тяжелыми фермионами сверхпроводников, UNi 2 Al 3 (Т с = 1K) и UPd 2 Al 3 (Т с = 2K), которые были опубликованы в 1991 г. [4] [1] в этот момент, T c = 2,0K UPd 2 Al 3 была самой высокой критической температурой среди всех известных сверхпроводников с тяжелыми фермионами, и этот рекорд сохранялся в течение 10 лет, пока в 2001 году не был открыт CeCoIn 5 [5].
Металлическое состояние
Общий металлический ход UPD 2 Al 3 , [1] , например , как вывести из постоянного сопротивления, является типичным для материала ТФА и может быть представлен следующим образом : некогерентное Кондо рассеяния выше приблизительно 80 К и состояния когерентных тяжелофермионным ( в решетке Кондо ) при более низких температурах. При охлаждении ниже 14 К, UPD 2 Al 3 заказов антиферромагнитно в соизмеримы модах (волновой вектор упорядочения (0,0,1 / 2)) , и со значительным заказанным магнитным моментом приблизительно 0,85 мкм B на атом урана, как определенно из нейтрона рассеяние . [6]
Состояние металлического тяжелого фермиона характеризуется сильно увеличенной эффективной массой, которая связана с пониженной скоростью Ферми , которая, в свою очередь, приводит к сильно подавленной транспортной скорости рассеяния. Действительно, для UPd 2 Al 3 оптическое поведение Друде с чрезвычайно низкой скоростью рассеяния наблюдалось на микроволновых частотах. [7] Это «самая медленная релаксация Друде», наблюдаемая до сих пор для любой трехмерной металлической системы.
Сверхпроводящее состояние
Сверхпроводимость в UPd 2 Al 3 имеет критическую температуру 2,0 К и критическое поле около 3 Тл. 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 UPd 2 Al 3 на самом деле существуют убедительные экспериментальные доказательства (а именно, из рассеяния нейтронов [3] и туннельной спектроскопии [9] ), что сверхпроводимость опосредована магнитами.
В первые годы после открытия UPd 2 Al 3 активно обсуждалось, может ли его сверхпроводящее состояние поддерживать фазу Фульде – Феррелла – Ларкина – Овчинникова (FFLO) , но позже это предположение было опровергнуто. [2]
Рекомендации
- ^ a b c Geibel, C .; Schank, C .; Thies, S .; Kitazawa, H .; Bredl, CD; Böhm, A .; Рау, М .; Grauel, A .; Caspary, R .; Helfrich, R .; Ahlheim, U .; Вебер, G .; Стеглич, Ф. (1991). «Сверхпроводимость с тяжелыми фермионами при T c = 2K в антиферромагнетике UPd 2 Al 3 ». Z. Phys. B . 84 (1): 1-2. Bibcode : 1991ZPhyB..84 .... 1G . DOI : 10.1007 / BF01453750 .
- ^ а б Пфлайдерер, К. (2009). «Сверхпроводящие фазы f -электронных соединений». Обзоры современной физики . 81 (4): 1551–1624. arXiv : 0905.2625 . Bibcode : 2009RvMP ... 81.1551P . DOI : 10.1103 / RevModPhys.81.1551 .
- ^ а б Сато, Н.К .; 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 UPd 2 Al 3 ». Природа . 410 (6826): 340–343. DOI : 10.1038 / 35066519 . PMID 11268203 .
- ^ Geibel, C .; Thies, S .; Качоровский, Д .; Mehner, A .; Grauel, A .; Зайдель, Б .; Ahlheim, U .; Helfrich, R .; Петерсен, К .; Bredl, CD; Стеглич, Ф. (1991). «Новый сверхпроводник с тяжелыми фермионами: UNi 2 Al 3 ». Z. Phys. B . 83 (3): 305–306. Bibcode : 1991ZPhyB..83..305G . DOI : 10.1007 / BF01313397 .
- ^ Петрович, Ц .; Pagliuso, PG; Хандли, MF; Мовшович, Р .; Sarrao, JL; Томпсон, JD; Фиск, З .; Месяц, П. (2001). «Сверхпроводимость с тяжелыми фермионами в CeCoIn 5 при 2,3 К». J. Phys .: Condens. Материя . 13 (17): L337 – L342. arXiv : cond-mat / 0103168 . Bibcode : 2001JPCM ... 13L.337P . DOI : 10.1088 / 0953-8984 / 13/17/103 .
- ^ А. Криммель; П. Фишер; Б. Рёссли; Х. Малетта; К. Гейбель; К. Шанк; А. Грауэл; А. Лойдл; Ф. Стеглич (1992). «Нейтронографическое исследование тяжелых фермионных сверхпроводников UM 2 Al 3 (M = Pd, Ni)». Z. Phys. B . 86 (2): 161–162. Bibcode : 1992ZPhyB..86..161K . DOI : 10.1007 / BF01313821 .
- ^ М. Шеффлер; М. Дрессель; М. Журдан; Х. Адриан (2005). «Чрезвычайно медленная друдевская релаксация коррелированных электронов». Природа . 438 (7071): 1135–1137. Bibcode : 2005Natur.438.1135S . DOI : 10,1038 / природа04232 . PMID 16372004 .
- ^ Сел 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. DOI : 10.1143 / JPSJ.61.32 .
- ^ Jourdan, M .; Huth, M .; Адриан, Х. (1999). «Сверхпроводимость, опосредованная спиновыми флуктуациями в соединении с тяжелыми фермионами UPd 2 Al 3 ». Природа . 398 (6722): 47–49. Bibcode : 1999Natur.398 ... 47J . DOI : 10.1038 / 17977 .