A sinistra:struttura cristallina di CaPtAs. A destra:dipendenza dalla temperatura della resistività (a) tra 300 K e 0,3 K, (b) ac-suscettibilità, e (c) resistività inferiore a 2,5 K di CaPtAs. (d) contributo elettronico al calore specifico a bassa temperatura di CaPtAs, montato utilizzando un modello p-wave. Credito:©Science China Press
Un gruppo di ricerca della Zhejiang University in Cina ha scoperto che il composto non centrosimmetrico CaPtAs è un superconduttore, che mostra evidenza di proprietà non convenzionali. Questo composto offre una nuova opportunità per studiare la superconduttività non convenzionale in sistemi con simmetria di inversione rotta.
La mancanza di un centro di inversione nella struttura cristallina di un composto può avere effetti profondi sulle sue proprietà fisiche. I fenomeni interessanti che si sono verificati includono lo spin-splitting delle superfici di Fermi, il sollevamento della degenerazione quadrupla di un punto di Dirac per produrre due nodi di Weyl doppiamente degeneri nei semimetalli di Weyl, skyrmioni magnetici con complesse trame di spin, e le proprietà caratteristiche dei superconduttori non centrosimmetrici.
Lo studio intensivo dei superconduttori non centrosimmetrici può essere fatto risalire al 2004, quando il primo esempio di questa classe di materiali con forti correlazioni elettroniche fu scoperto da E. Bauer et al. In un tale superconduttore privo di centro di inversione, l'accoppiamento spin-orbita antisimmetrico consentito dalla simmetria (ASOC) consente la commistione di stati di accoppiamento spin-singlet e spin-triplet, che può dare origine a un gap nodale superconduttore. Ciò è stato evidenziato nei superconduttori non centrosimmetrici debolmente correlati Li 2 (Pt, Pd) 3 B, dove H.Q. Yuan et al. scoperto che la forza dell'ASOC può sintonizzare le forze relative dei componenti singoletto e tripletta nella funzione d'onda di accoppiamento superconduttore. Negli ultimi anni, è stato scoperto un numero crescente di superconduttori non centrosimmetrici con nuove proprietà, dove alcuni sistemi sono stati teoricamente previsti per esibire potenzialmente superconduttività topologica.
Recentemente, i superconduttori non centrosimmetrici, dove ci sono correlazioni deboli ma la simmetria di inversione temporale è rotta al di sotto della temperatura di transizione del superconduttore, sono stati molto discussi. Però, la maggior parte delle altre proprietà di questi sistemi sembrano essere analoghe a quelle dei superconduttori BCS convenzionali, con un gap superconduttore completamente aperto. L'origine di questo comportamento insolito richiede ancora una spiegazione.
Qui un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Huiqiu Yuan del Center for Correlated Matter (CCM) e del Dipartimento di Fisica dell'Università di Zhejiang ha scoperto un nuovo CaPtAs superconduttore non centrosimmetrico con possibili accoppiamenti non convenzionali, che è pubblicato in Scienza Cina:fisica, Meccanica e Astronomia, intitolato "CaPtAs:un nuovo superconduttore non centrosimmetrico".
CaPtAs è un membro dei composti ternari equiatomici a base alcalina, cristallizzando in una struttura tetragonale non centrosimmetrica (gruppo spaziale I41md, No.109) con reti a nido d'ape tridimensionali (3-D). Questo è diverso da composti come SrPtAs, BaPtA, e BaPtSb, che hanno strutture costituite da strati a nido d'ape esagonali sovrapposti. Sono stati sintetizzati con successo sia cristalli singoli che poli di CaPtA, e la superconduttività di massa è confermata al di sotto di 1,5 K. Le misurazioni delle proprietà termodinamiche indicano possibili nodi nel gap superconduttore, dove il calore specifico elettronico è ben adattato da un modello p-wave. Sono attualmente in corso ulteriori studi collaborativi per determinare la natura dello stato di accoppiamento superconduttore dei CaPtA.
