Ферромагнитный сверхпроводник

редактировать

Сверхпроводники, ферромагнетизм которых связан с их сверхпроводимостью

Ферромагнитные сверхпроводники - это материалы, которые демонстрируют внутреннее сосуществование ферромагнетизма и сверхпроводимости. К ним относятся UGe 2, URhGe и UCoGe. Доказательства ферромагнитной сверхпроводимости были также зарегистрированы для ZrZn 2 в 2001 году, но в более поздних сообщениях эти данные ставятся под сомнение. Эти материалы проявляют сверхпроводимость вблизи критической точки магнитного кванта.

Природа сверхпроводящего состояния в ферромагнитных сверхпроводниках в настоящее время обсуждается. Ранние исследования изучали сосуществование обычной s-волновой сверхпроводимости с коллективным ферромагнетизмом. Однако сценарий спаривания спин-триплетов вскоре взял верх. Модель среднего поля для сосуществования спин-триплетного спаривания и ферромагнетизма была разработана в 2005 году.

Эти модели рассматривают однородное сосуществование ферромагнетизма и сверхпроводимости, то есть одних и тех же электронов, которые являются ферромагнитными и сверхпроводящими одновременно. 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 ErRh 4B4и HoMo 6S8. 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 куперовскую пару, имеют противоположный спин, образуя так называемые спин-синглетные пары. Однако другие типы пар также разрешены руководящим принципом Паули. В присутствии магнитного поля спины имеют тенденцию выравниваться с полем, что означает, что магнитное поле губительно для существования спин-синглетных куперовских пар. Жизнеспособный гамильтониан среднего поля для моделирования странствующего ферромагнетизма, сосуществующего с неунитарным спин-триплетным состоянием, может быть после диагонализации записан как:

$H = H 0 + ∑ k σ E k σ γ k σ † γ k σ {\ displaystyle H = H_ {0} + \ sum _ {\ mathbf {k} \ sigma} E _ {\ mathbf {k} \ sigma} \ gamma _ {\ mathbf {k} \ sigma} ^ {\ dagger} \ gamma _ {\ mathbf {k} \ sigma}}$ ${\ displaystyle H = H_ {0} + \ sum _ {\ mathbf {k} \ sigma} E _ {\ mathbf {k } \ sigma} \ gamma _ {\ mathbf {k} \ sigma} ^ {\ dagger} \ gamma _ {\ mathbf {k} \ sigma}}$ ,

$H 0 = 1 2 ∑ К σ (ξ k σ - E k σ - Δ k σ † bk σ) + INM 2/2 {\ displaystyle H_ {0} = {\ frac {1} {2}} \ sum _ {\ mathbf {k} \ sigma} (\ xi _ {\ mathbf {k} \ sigma} -E _ {\ mathbf {k} \ sigma} - \ Delta _ {\ mathbf {k} \ sigma} ^ {\ dagger} b _ {\ mathbf {k} \ sigma}) + INM ^ {2} / 2}$ ${\ displaystyle H_ {0} = {\ frac {1} {2}} \ sum _ {\ mathbf {k} \ sigma} (\ xi _ {\ mathbf {k} \ sigma} -E _ {\ mathbf {k} \ sigma} - \ Delta _ {\ mathbf {k} \ sigma} ^ {\ dagger} b _ {\ mathbf {k} \ sigma}) + INM ^ {2} / 2}$ ,

$E k σ = ξ k σ 2 + | Δ k σ | 2 {\ displaystyle E _ {\ mathbf {k} \ sigma} = {\ sqrt {\ xi _ {\ mathbf {k} \ sigma} ^ {2} + | \ Delta _ {\ mathbf {k} \ sigma} | ^ {2}}}}$ ${\ displaystyle E _ {\ mathbf {k} \ sigma } = {\ sqrt {\ xi _ {\ mathbf {k} \ sigma} ^ {2} + | \ Delta _ {\ mathbf {k} \ sigma} | ^ {2}}}}$ .

Ссылки

Дополнительная литература

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 Видер 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. doi : 10.1088 / 0034-4885 / 66/8/202.
Ферромагнитные сверхпроводники - Список официальных статей на arxiv.org