La struttura cristallina di CsV 3 Sb 5 , con atomi V che formano un reticolo di Kagome. Credito:Science China Press
Grazie alla sua geometria unica, il reticolo di Kagome presenta intrinsecamente strutture elettroniche topologiche e bande piatte, rendendolo una piattaforma ideale per studiare nuovi stati emergenti. Nei superconduttori Kagome recentemente scoperti AV 3 Sb 5 (A =K, Rb, C), Gli atomi V formano un reticolo di Kagome ideale. Come rara realizzazione della superconduttività sul reticolo di Kagome ideale, e poiché la superconduttività emerge in presenza di stati di superficie topologici e un ordine di carica insolito, questi materiali hanno suscitato un immenso interesse da parte della comunità dei fisici. Oltre a chiarire la natura dell'ordine di carica insolito e la sua interazione con la superconduttività, la simmetria di accoppiamento superconduttore e il meccanismo di accoppiamento sono questioni chiave che devono essere affrontate.
Un articolo del Prof. Huiqiu Yuan e del Prof. Yu Song presso il Centro per le questioni correlate dell'Università di Zhejiang, recentemente pubblicato in SCIENZA CINA Fisica, Meccanica e Astronomia come focus dell'editore, fornisce risultati sperimentali chiave per comprendere la simmetria di accoppiamento e il meccanismo di accoppiamento in questa famiglia di superconduttori Kagome. Utilizzando una tecnica basata sull'oscillatore del diodo tunneling per misurare con precisione la variazione della profondità di penetrazione magnetica fino alle basse temperature, il team di ricerca offre la prima scoperta sperimentale di uno stato superconduttore senza nodi in CsV 3 Sb 5 , con la sua densità superfluida ben catturata da un modello a onde s a due gap.
La simmetria di accoppiamento superconduttore è importante per chiarire il meccanismo di accoppiamento, con lacune superconduttive sotto diverse simmetrie di accoppiamento che mostrano caratteristiche diverse. Per esempio, i superconduttori convenzionali mostrano tipicamente un accoppiamento di onde s, con il parametro dell'ordine superconduttore senza nodi nello spazio del momento (i nodi si riferiscono a posizioni nello spazio del momento in cui il parametro dell'ordine superconduttore diventa zero), portando alla profondità di penetrazione magnetica a bassa temperatura e al calore specifico elettronico che evolve esponenzialmente con la temperatura. D'altra parte, per superconduttori ad onde p o d, gli spazi superconduttori mostrano rispettivamente nodi puntuali o nodi lineari, con conseguente profondità di penetrazione magnetica e calore specifico elettronico con dipendenze della temperatura dalla legge di potenza.
Dipendenza dalla temperatura della profondità di penetrazione magnetica in CsV 3 Sb 5 . La dipendenza dalla temperatura per i superconduttori nodali non riesce a descrivere i dati, mentre quello per la superconduttività senza nodi concorda bene con i dati. Credito:Science China Press
Un dispositivo basato sull'oscillatore del diodo tunneling consente misurazioni estremamente precise della variazione della profondità di penetrazione magnetica a temperature molto basse, rendendolo un metodo importante per studiare la struttura del parametro d'ordine superconduttore, che possono poi essere utilizzati per ottenere informazioni sulla simmetria di accoppiamento.
In questo lavoro, i ricercatori hanno utilizzato la tecnica basata sull'oscillatore del diodo tunneling, e ha misurato la profondità di penetrazione magnetica fino a 0,07 K. Dai risultati sperimentali, si è riscontrato che la profondità di penetrazione magnetica diventa quasi costante al di sotto di 0,2 K, caratteristica di un comportamento esponenziale alle basse temperature, indicando che il gap superconduttore non contiene nodi. Attraverso ulteriori analisi, è stato dimostrato che la dipendenza dalla temperatura della densità del superfluido può essere catturata da un modello di onde s a due gap, mentre gli stati di accoppiamento superconduttore nodale (come la semplice onda p e l'onda d) non riescono a corrispondere ai dati sperimentali. A ulteriore conferma di questi risultati, il team di ricerca ha studiato più campioni provenienti da diversi gruppi di ricerca, ha effettuato analisi del calore specifico, e ha scoperto che tutti i risultati sperimentali puntano costantemente alla superconduttività senza nodi in CsV 3 Sb 5 . Va sottolineato che mentre il presente studio rivela la superconduttività dell'onda s a due gap in CsV 3 Sb 5 , se il parametro d'ordine superconduttore mostra un cambiamento di segno tra diverse superfici di Fermi (s± o s++), attende chiarimenti in studi futuri.
Questo studio sul superconduttore Kagome CsV 3 Sb 5 fornisce una prova sperimentale chiave per inchiodare la sua simmetria di accoppiamento superconduttore, pone le basi per comprendere il suo meccanismo di accoppiamento e come può entrare in gioco l'ordine di addebito insolito, e vincola fortemente i modelli teorici per questi superconduttori di Kagome.
Densità normalizzata del superfluido di CsV 3 Sb 5 , in funzione della temperatura ridotta T/T C . Il modello dell'onda s a due gap concorda bene con i dati sperimentali. Credito:Science China Press
Questo lavoro è una collaborazione tra ricercatori della Zhejiang University, l'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, e l'Università della California, Santa Barbara. Le misurazioni della penetrazione magnetica e dell'udito specifico sono state effettuate nel Centro per la materia correlata dell'Università di Zhejiang. Cristalli singoli di alta qualità sono stati forniti dal gruppo del Prof. Xianhui Chen presso l'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina e dal gruppo del Prof. Stephen Wilson presso l'Università della California, Santa Barbara.
