ไดสตรอนเทียมรูเทเนต
 ภาพแสดงหน่วยเซลล์ของโครงสร้างเพอร์รอฟสไกต์แบบชั้นของสตรอนเทียมรูทีเนต ไอออนรูทีเนียมเป็นสีแดง ไอออนสตรอนเทียมเป็นสีน้ำเงิน และไอออนออกซิเจนเป็นสีเขียว | |
| ตัวระบุ | |
|---|---|
| |
โมเดล 3 มิติ ( JSmol ) |
|
| |
| |
| คุณสมบัติ | |
| Sr RuO | |
| โครงสร้าง[ 1 ] | |
| โครงสร้าง K NiF (แบบเททราโกนัลมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ตัว) | |
a = 387 pm, c = 1274 pm | |
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25 °C [77 °F] ความดัน 100 kPa) ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล | |
ไดสตรอนเทียมรูเทเนตหรือที่รู้จักกันในชื่อตรอนเทียมรู เทเนต เป็นออกไซด์ของสตรอนเทียมและรูเทเนียมที่มีสูตรทางเคมี Sr₂RuO₄ เป็นตัวนำยิ่งยวด เพ อร์รอฟส ไก ตัวแรกที่ได้รับการรายงาน ซึ่งไม่มีทองแดงสตรอนเทียมรูเทเนตมีโครงสร้างคล้ายกับ ตัวนำ ยิ่งยวดคิวเพรตอุณหภูมิสูง มาก โดยเฉพาะ ยิ่ง เกือบจะเหมือนกับ ตัวนำยิ่งยวดที่เจือด้วย แลนทานัม (La, Sr) อย่างไรก็ตามอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านสำหรับเฟสตัวนำยิ่งยวดคือ 0.93 K ( ประมาณ1.5 Kสำหรับตัวอย่างที่ดีที่สุด) ซึ่งต่ำกว่าค่าที่สอดคล้องกันสำหรับคิวเพรตมาก[ 2 ]
ตัวนำยิ่งยวด
การนำยิ่งยวดใน Sr RuO ได้รับการสังเกตครั้งแรกโดย Yoshiteru Maeno และคณะ[ 3 ]แตกต่างจากตัวนำยิ่งยวดคิวเพรต SRO แสดงการนำยิ่งยวดโดยไม่ต้องมีการเจือปน[ 2 ]มีการเสนอแนะว่าพารามิเตอร์ลำดับการนำ ยิ่งยวด ใน SRO แสดงสัญญาณของการแตกสมมาตรการย้อนกลับเวลา[ 4 ]อย่างไรก็ตาม ผลการทดลองนี้ยังไม่ได้รับการยืนยันอย่างอิสระ สำหรับโพรบหลายตัวที่เคยแสดงหลักฐานของการแตกสมมาตรการย้อนกลับเวลา ( NMR / Knight Shift [ 5 ] μSR [ 6 ] )การวัดในภายหลังได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีสิ่งแปลกปลอม[ 7 ] [ 8 ]ซึ่งเมื่อแก้ไขแล้วจะชี้ไปที่พารามิเตอร์ลำดับแบบซิงเกล็ต ดังนั้น ปัจจุบันผลการทดลองส่วนใหญ่ชี้ให้เห็นว่าเป็นตัวนำยิ่งยวดที่มีพารามิเตอร์ลำดับแบบซิงเกล็ต แต่อาจยังคงเป็นตัวนำยิ่งยวดที่ไม่ธรรมดาที่มีสมมาตรการจับคู่ที่ไม่ใช่s -wave (เช่นd -wave)
สตรอนเทียมรูเทเนตมีพฤติกรรมเหมือน ของเหลวเฟอร์มิทั่วไปที่อุณหภูมิต่ำกว่า 25 K [ 9 ]
เชื่อกันว่า Sr RuO เป็นระบบสองมิติที่มีสภาพนำยิ่งยวดเกิดขึ้นเป็นหลักบนระนาบ Ru-O โครงสร้างอิเล็กตรอนของ Sr RuO มีลักษณะเฉพาะด้วยแถบสามแถบที่ได้มาจากออร์บิทัล Ru t 4d ซึ่งมักเรียกว่าแถบ α, β และ γ โดยแถบแรกมีลักษณะคล้ายรู ในขณะที่อีกสองแถบมีลักษณะคล้ายอิเล็กตรอน ในบรรดาแถบเหล่านี้ แถบ γ เกิดขึ้นส่วนใหญ่จากออร์บิทัล d ในขณะที่แถบ α และ β เกิดขึ้นจากการผสมของออร์บิทัล d และ d เนื่องจากความเป็นสองมิติของ Sr RuO พื้นผิวเฟอร์มิของมันจึงประกอบด้วยแผ่นสองมิติเกือบสามแผ่นที่มีการกระจายตัวเล็กน้อยตามแกน c ของผลึก และสารประกอบนี้เกือบจะเป็นแม่เหล็ก[ 10 ]
ข้อเสนอเบื้องต้นชี้ให้เห็นว่าสภาพนำยิ่งยวดนั้นเด่นชัดในแถบ γ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พารามิเตอร์ลำดับ p-waveแบบไครัลในปริภูมิโมเมนตัมแสดงการพันเฟสที่ขึ้นอยู่กับ k ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของการแตกสมมาตรการย้อนกลับเวลา คาดว่าลำดับสภาพนำยิ่งยวดแบบแถบเดียวที่แปลกประหลาดนี้จะก่อให้เกิดกระแสยิ่งยวดที่เกิดขึ้นเองอย่างเห็นได้ชัดที่ขอบของตัวอย่าง ผลกระทบดังกล่าวมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับโทโพโลยีของแฮมิลโทเนียนที่อธิบาย Sr RuO ในสถานะสภาพนำยิ่งยวด ซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยเลขเชิร์น ที่ไม่เป็นศูนย์ อย่างไรก็ตาม โพรบสแกนยังไม่สามารถตรวจจับสนามการแตกสมมาตรการย้อนกลับเวลาที่คาดหวังซึ่งเกิดจากกระแสยิ่งยวดได้ ซึ่งคลาดเคลื่อนไปหลายอันดับ[ 11 ]สิ่งนี้ทำให้บางคนคาดเดาว่าสภาพนำยิ่งยวดเกิดขึ้นจากแถบ α และ β เป็นหลักแทน[ 12 ]ตัวนำยิ่งยวดแบบสองแถบดังกล่าว แม้ว่าจะมีเฟสการพันกันแบบขึ้นอยู่กับ k ในพารามิเตอร์ลำดับบนแถบที่เกี่ยวข้องทั้งสอง แต่ก็เป็นตัวนำยิ่งยวดแบบทอพอโลยีที่ไม่มีนัยสำคัญ โดยที่แถบทั้งสองมีเลขเชอร์นตรงข้ามกัน ดังนั้นจึงอาจทำให้กระแสยิ่งยวดที่ขอบลดลงมากหรืออาจถูกยกเลิกไปโดยสิ้นเชิง อย่างไรก็ตาม การให้เหตุผลแบบง่ายๆ นี้พบว่าไม่ถูกต้องทั้งหมดในภายหลัง: ขนาดของกระแสที่ขอบไม่ได้เกี่ยวข้องโดยตรงกับคุณสมบัติทางทอพอโลยีของสถานะไครัล[ 13 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แม้ว่าทอพอโลยีที่ไม่ธรรมดาคาดว่าจะทำให้เกิดสถานะขอบไครัลที่ได้รับการปกป้อง แต่เนื่องจากการทำลายสมมาตร U(1) กระแสที่ขอบจึงไม่ใช่ปริมาณที่ได้รับการปกป้อง ในความเป็นจริง ได้มีการแสดงให้เห็นว่ากระแสที่ขอบหายไปโดยสมบูรณ์สำหรับสถานะการจับคู่ไครัลโมเมนตัมเชิงมุมที่สูงกว่าใดๆ ซึ่งมีเลขเชอร์นที่ใหญ่กว่า เช่น ไครัล d-, f-wave เป็นต้น[ 14 ] [ 15 ]
T ดูเหมือนจะเพิ่มขึ้นภายใต้การบีบอัดแบบแกนเดียว[ 16 ]ซึ่งผลักจุดเอกฐานของ van Hoveของวงโคจร d ข้ามระดับเฟอร์มิ[ 17 ]
มีการรายงานหลักฐานสำหรับ สถานะซิงเกล็ต d -wave เช่นในคิวเพรตและตัวนำยิ่งยวดเฟอร์มิออนหนักบางชนิด แทนที่จะเป็นสถานะทริปเล็ตp -wave ที่ คาดเดาว่าไม่ธรรมดา [ 18 ] [ 19 ]
เมื่อไม่นานมานี้ มีการเสนอว่าสตรอนเทียมรูเทเนตมีเฟสFulde–Ferrell–Larkin–Ovchinnikov [ 20 ] [ 21 ]อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์เหล่านี้ยังไม่ได้รับการยืนยันอย่างอิสระจนถึงขณะนี้
ในปี 2023 ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ เออร์บานา-แชมเปญ ได้ยืนยันคำทำนายของ ไพน์สเกี่ยวกับการกระตุ้นปีศาจใน Sr RuO ที่มีอายุ 67 ปี[ 22 ]
ดูเพิ่มเติม
อ่านเพิ่มเติม
- Armitage, N. Peter (9 ธันวาคม 2019). "ปริศนาสภาพนำยิ่งยวดครบรอบ 25 ปี" Nature . 576 ( 7787): 386– 387. arXiv : 2006.06916 . doi : 10.1038/d41586-019-03734-7 . PMID 31844256 .
- วูเทน, ราเชล. "สตรอนเทียมรูทีเนต" . มหาวิทยาลัยเทนเนสซี-น็อกซ์วิลล์. สืบค้นเมื่อ16 เมษายน 2555 .
- Maeno, Yoshiteru; Rice, Maurice; Sigrist, Manfred (2001). "ปรากฏการณ์สภาพนำยิ่งยวดที่น่าสนใจของสตรอนเทียมรูเทเนต" (PDF) . Physics Today . 54 (1): 42. Bibcode : 2001PhT....54a..42M . doi : 10.1063/1.1349611 . hdl : 2433/49957 . สืบค้นเมื่อ16 เมษายน 2012 .
- Maeno, Yoshiteru; Hashimoto, H.; และ คณะ (1994). "สภาพนำยิ่งยวดในเพอร์รอฟสไกต์แบบชั้นที่ปราศจากทองแดง" Nature . 372 (6506): 532– 534. Bibcode : 1994Natur.372..532M . doi : 10.1038/372532a0 . S2CID 4303356 .
- Perry, R.; Kitagawa, K.; Grigera, S.; Borzi, R.; MacKenzie, A.; Ishida, K.; Maeno, Y. (2004). "การเปลี่ยนผ่านเมตาแมกเนติกอันดับหนึ่งหลายครั้งและการสั่นควอนตัมใน Sr. Ru O บริสุทธิ์พิเศษ " Physical Review Letters . 92 (16) 166602. arXiv : cond-mat/0401371 . Bibcode : 2004PhRvL..92p6602P . doi : 10.1103/PhysRevLett.92.166602 . PMID 15169251 . S2CID 26241456 .
- Shlyk, Larysa; Kryukov, Sergiy; Schüpp-Niewa, Barbara; Niewa, Rainer; De Long, Lance E. (2008). "แม่เหล็กเฟอร์โรที่อุณหภูมิสูงและสภาพกึ่งตัวนำที่ปรับได้ของ (Ba, Sr)M Ru O (M = Fe, Co): กระบวนทัศน์ใหม่สำหรับสปินโทรนิกส์" Advanced Materials . 20 (7): 1315. Bibcode : 2008AdM....20.1315S . doi : 10.1002/adma.200701951 . S2CID 136558050 .