Ферромагнитный сверхпроводник - Ferromagnetic superconductor

Ферромагнитные сверхпроводники материалы, которые демонстрируют внутреннее сосуществование ферромагнетизм и сверхпроводимость. Они включают UGe₂,^[1] URhGe,^[2] и UCoGe.^[3] Свидетельства ферромагнитной сверхпроводимости были также зарегистрированы для ZrZn.₂ в 2001 году, но в более поздних отчетах^[4] ставят под сомнение эти выводы. Эти материалы проявляют сверхпроводимость вблизи критической точки магнитного кванта.

Природа сверхпроводящего состояния в ферромагнитных сверхпроводниках в настоящее время обсуждается. Ранние исследования^[5] изучили сосуществование традиционных s-волновая сверхпроводимость с коллективным ферромагнетизмом. Однако сценарий спаривания спин-триплетов вскоре взял верх.^[6]^[7] Модель среднего поля сосуществования спин-триплетного спаривания и ферромагнетизма была разработана в 2005 году.^[8]^[9]

Эти модели рассматривают равномерное сосуществование ферромагнетизма и сверхпроводимости, то есть одних и тех же электронов, которые одновременно являются ферромагнитными и сверхпроводящими. Другой сценарий, в котором существует взаимодействие между магнитным и сверхпроводящим порядком в одном и том же материале, - это сверхпроводники со спиральным или спиральным магнитным порядком. Примеры таких включают ErRh₄B₄ и HoMo₆S₈. В этих случаях сверхпроводящий и магнитный параметры порядка переплетаются друг с другом в пространственно-модулированном паттерне, который позволяет их взаимное сосуществование, хотя оно уже не является однородным. Таким образом, даже спин-синглетное спаривание может сосуществовать с ферромагнетизмом.

Теория

В обычных сверхпроводниках электроны, составляющие Купер пара имеют противоположный спин, образуя так называемые спин-синглетные пары. Однако другие типы пар также разрешены основным принципом Паули. В присутствии магнитного поля спины имеют тенденцию выравниваться с полем, а это означает, что магнитное поле губительно для существования спин-синглетных куперовских пар. Жизнеспособный гамильтониан среднего поля для моделирования коллективизированного ферромагнетизма, сосуществующего с неунитарным спин-триплетным состоянием, после диагонализации может быть записан как:^[8]^[9]

${displaystyle H = H_ {0} + sum _ {mathbf {k} sigma} E_ {mathbf {k} sigma} gamma _ {mathbf {k} sigma} ^ {dagger} gamma _ {mathbf {k} sigma}}$ ,

${displaystyle H_ {0} = {frac {1} {2}} sum _ {mathbf {k} sigma} (xi _ {mathbf {k} sigma} -E_ {mathbf {k} sigma} -Delta _ {mathbf { k} сигма} ^ {кинжал} b_ {mathbf {k} сигма}) + INM ^ {2} / 2}$ ,

${displaystyle E_ {mathbf {k} sigma} = {sqrt {xi _ {mathbf {k} sigma} ^ {2} + | Delta _ {mathbf {k} sigma} | ^ {2}}}}$ .

использованная литература

^ Saxena, S. S .; Agarwal, P; Agarwal, P .; Ахилан, К .; Grosche, F.M .; Haselwimmer, R.K.W .; Steiner, M. J .; Pugh, E .; и другие. (2000). «Сверхпроводимость на границе ферромагнетизма коллективизированных электронов в UGe.₂". Природа. 406 (6796): 587–92. Bibcode:2000Натура.406..587С. Дои:10.1038/35020500. PMID 10949292.
^ Аоки, Дай; Хаксли, Эндрю; Рессуш, Эрик; Брейтуэйт, Дэниел; Флуке, Жак; Бризон, Жан-Паскаль; Lhotel, Эльза; Полсен, Карли (2001). «Сосуществование сверхпроводимости и ферромагнетизма в URhGe». Природа. 413 (6856): 613–6. Bibcode:2001Натура.413..613А. Дои:10.1038/35098048. PMID 11595943.
^ Huy, N .; Гаспарини, А .; De Nijs, D .; Huang, Y .; Klaasse, J .; Gortenmulder, T .; Де Виссер, А .; Hamann, A .; Görlach, T .; Лёнейсен, Х. (2007). «Сверхпроводимость на границе слабого коллективизированного ферромагнетизма в UCoGe». Письма с физическими проверками. 99 (6): 67006. arXiv:0708.1388. Bibcode:2007PhRvL..99f7006H. Дои:10.1103 / PhysRevLett.99.067006. PMID 17930860.
^ Yelland, E .; Hayden, S .; Yates, S .; Pfleiderer, C .; Uhlarz, M .; Vollmer, R .; Löhneysen, H .; Bernhoeft, N .; Smith, R .; Saxena, S.S .; Кимура, Н. (2005). «Сверхпроводимость, вызванная искровой эрозией в ZrZn2». Физический обзор B. 72 (21): 214523. arXiv:cond-mat / 0502341. Bibcode:2005PhRvB..72u4523Y. Дои:10.1103 / PhysRevB.72.214523.
^ Карчев, Н. И .; Благоев, К. Б .; Беделл, К. С .; Литтлвуд, П. Б. (1999-11-30). «Сосуществование сверхпроводимости и ферромагнетизма в ферромагнитных металлах». arXiv:cond-mat / 9911489.
^ Мачида, Казусигэ; Оми, Тецуо (2001). «Теория ферромагнитной сверхпроводимости». Письма с физическими проверками. 86 (5): 850–3. arXiv:cond-mat / 0008245. Bibcode:2001ПхРвЛ..86..850М. Дои:10.1103 / PhysRevLett.86.850. PMID 11177956.
^ Самохин, К .; Уокер, М. (2002). «Симметрия параметра порядка в ферромагнитных сверхпроводниках». Физический обзор B. 66 (17): 174501. arXiv:cond-mat / 0206487. Bibcode:2002PhRvB..66q4501S. Дои:10.1103 / PhysRevB.66.174501.
^ ^а ^б Невидомский, Андрей (2005). «Сосуществование ферромагнетизма и сверхпроводимости вблизи квантового фазового перехода: кроссовер типа Гейзенберга и Изинга». Письма с физическими проверками. 94 (9): 97003. arXiv:cond-mat / 0412247. Bibcode:2005PhRvL..94i7003N. Дои:10.1103 / PhysRevLett.94.097003. PMID 15783990.
^ ^а ^б Linder, J .; Садбо, А. (2007). «Квантовый транспорт в нецентросимметричных сверхпроводниках и термодинамика ферромагнитных сверхпроводников». Физический обзор B. 76 (5): 54511. arXiv:0707.2875. Bibcode:2007PhRvB..76e4511L. Дои:10.1103 / PhysRevB.76.054511.

дальнейшее чтение

Солтан Солтан (2005). Взаимодействие сверхпроводимости и ферромагнетизма в YBCO-LCMO. Cuvillier Verlag. п. 1. ISBN 3-86537-349-6.
Т. Херрманнсдёрфер и Ф. Побелл (2003). «Взаимодействие сверхпроводимости и ядерного магнетизма». В Израиле Д. Вагнер; Питер Уайдер И Цофар Манив (ред.). Последние тенденции в теории физических явлений в сильных магнитных полях. Springer. п. 18. ISBN 1-4020-1373-6.
Т Мория и К. Уэда; Уэда (2003). «Антиферромагнитные спиновые флуктуации и сверхпроводимость». Rep Prog Phys. 66 (8): 1299–1341. Bibcode:2003RPPh ... 66.1299M. Дои:10.1088/0034-4885/66/8/202.
Ферромагнитные сверхпроводники - Авторитетные статьи на arxiv.org

[Agarwal1-1] Saxena, S. S .; Agarwal, P; Agarwal, P .; Ахилан, К .; Grosche, F.M .; Haselwimmer, R.K.W .; Steiner, M. J .; Pugh, E .; и другие. (2000). «Сверхпроводимость на границе ферромагнетизма коллективизированных электронов в UGe.₂". Природа. 406 (6796): 587–92. Bibcode:2000Натура.406..587С. Дои:10.1038/35020500. PMID 10949292.

[Argawal2-2] Аоки, Дай; Хаксли, Эндрю; Рессуш, Эрик; Брейтуэйт, Дэниел; Флуке, Жак; Бризон, Жан-Паскаль; Lhotel, Эльза; Полсен, Карли (2001). «Сосуществование сверхпроводимости и ферромагнетизма в URhGe». Природа. 413 (6856): 613–6. Bibcode:2001Натура.413..613А. Дои:10.1038/35098048. PMID 11595943.

[Huang-3] Huy, N .; Гаспарини, А .; De Nijs, D .; Huang, Y .; Klaasse, J .; Gortenmulder, T .; Де Виссер, А .; Hamann, A .; Görlach, T .; Лёнейсен, Х. (2007). «Сверхпроводимость на границе слабого коллективизированного ферромагнетизма в UCoGe». Письма с физическими проверками. 99 (6): 67006. arXiv:0708.1388. Bibcode:2007PhRvL..99f7006H. Дои:10.1103 / PhysRevLett.99.067006. PMID 17930860.

[Yelland-4] Yelland, E .; Hayden, S .; Yates, S .; Pfleiderer, C .; Uhlarz, M .; Vollmer, R .; Löhneysen, H .; Bernhoeft, N .; Smith, R .; Saxena, S.S .; Кимура, Н. (2005). «Сверхпроводимость, вызванная искровой эрозией в ZrZn2». Физический обзор B. 72 (21): 214523. arXiv:cond-mat / 0502341. Bibcode:2005PhRvB..72u4523Y. Дои:10.1103 / PhysRevB.72.214523.

[Karchev-5] Карчев, Н. И .; Благоев, К. Б .; Беделл, К. С .; Литтлвуд, П. Б. (1999-11-30). «Сосуществование сверхпроводимости и ферромагнетизма в ферромагнитных металлах». arXiv:cond-mat / 9911489.

[Machida-6] Мачида, Казусигэ; Оми, Тецуо (2001). «Теория ферромагнитной сверхпроводимости». Письма с физическими проверками. 86 (5): 850–3. arXiv:cond-mat / 0008245. Bibcode:2001ПхРвЛ..86..850М. Дои:10.1103 / PhysRevLett.86.850. PMID 11177956.

[Walker-7] Самохин, К .; Уокер, М. (2002). «Симметрия параметра порядка в ферромагнитных сверхпроводниках». Физический обзор B. 66 (17): 174501. arXiv:cond-mat / 0206487. Bibcode:2002PhRvB..66q4501S. Дои:10.1103 / PhysRevB.66.174501.

[Nevidomskyy-8] а ^б Невидомский, Андрей (2005). «Сосуществование ферромагнетизма и сверхпроводимости вблизи квантового фазового перехода: кроссовер типа Гейзенберга и Изинга». Письма с физическими проверками. 94 (9): 97003. arXiv:cond-mat / 0412247. Bibcode:2005PhRvL..94i7003N. Дои:10.1103 / PhysRevLett.94.097003. PMID 15783990.

[Lindner-9] а ^б Linder, J .; Садбо, А. (2007). «Квантовый транспорт в нецентросимметричных сверхпроводниках и термодинамика ферромагнитных сверхпроводников». Физический обзор B. 76 (5): 54511. arXiv:0707.2875. Bibcode:2007PhRvB..76e4511L. Дои:10.1103 / PhysRevB.76.054511.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]