Nadprzewodnictwo - przegla d faktów i koncepcji - Lublin

Katowice, 12 listopada 2008 r.N a d p r z e w o d n i c t w o- przegla֒d faktów i koncepcjiT. DOMAŃSKIUniwersytet M. Curie-Skłodowskiejw Lubliniehttp://kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures

Plan referatu:

Plan referatu:⋆ Wste֒p/ istota stanu nadprzewodza֒cego /

Plan referatu:⋆ Wste֒p/ istota stanu nadprzewodza֒cego /⋆ Nadprzewodniki

Plan referatu:⋆ Wste֒p/ istota stanu nadprzewodza֒cego /⋆ Nadprzewodnikia) klasyczne,

Plan referatu:⋆ Wste֒p/ istota stanu nadprzewodza֒cego /⋆ Nadprzewodnikia) klasyczne,b) wysokotemperaturowe,

Plan referatu:⋆ Wste֒p/ istota stanu nadprzewodza֒cego /⋆ Nadprzewodnikia) klasyczne,b) wysokotemperaturowe,c) przegla֒d odkryć w XXI wieku,

Plan referatu:⋆ Wste֒p/ istota stanu nadprzewodza֒cego /⋆ Nadprzewodnikia) klasyczne,b) wysokotemperaturowe,c) przegla֒d odkryć w XXI wieku,d) nadprzewodnictwo w oksypkniktydach.

Plan referatu:⋆ Wste֒p/ istota stanu nadprzewodza֒cego /⋆ Nadprzewodnikia) klasyczne,b) wysokotemperaturowe,c) przegla֒d odkryć w XXI wieku,d) nadprzewodnictwo w oksypkniktydach.⋆ Fluktuacje nadprzewodza֒ce powyżej T c/ najnowsze doniesienia /

Plan referatu:⋆ Wste֒p/ istota stanu nadprzewodza֒cego /⋆ Nadprzewodnikia) klasyczne,b) wysokotemperaturowe,c) przegla֒d odkryć w XXI wieku,d) nadprzewodnictwo w oksypkniktydach.⋆ Fluktuacje nadprzewodza֒ce powyżej T c/ najnowsze doniesienia /⋆ Podsumowanie

1. Wste֒p

Istota nadprzewodnictwa

Istota nadprzewodnictwa⋆ całkowity zanik oporu/stałopra֒dowego/opor ‘0T ctemperatura

Istota nadprzewodnictwa⋆ całkowity zanik oporu/stałopra֒dowego/opor ‘⋆ idealny diamagnetyzm/wypychanie pola magnetycznego/0T ctemperaturaT > T cT < T c

Inne ważne właściwości fizyczne

Inne ważne właściwości fizyczne⋆ W temperaturze T c dochodzi do przejścia fazowegoc V(T)00~ e −∆/TT ctemperatura(II-ego rodzaju wgklasyfikacji Landaua)

Inne ważne właściwości fizyczne⋆ W temperaturze T c dochodzi do przejścia fazowegoc V(T)~ e −∆/T(II-ego rodzaju wgklasyfikacji Landaua)00T ctemperatura⋆ Poniżej T c pojawia sie֒ parametr porza֒dku∆(0)0∆(T)(który zwyklejest współmiernydo przerwyenergetycznej)temperaturaT c

Spontaniczne łamanie symetrii

Spontaniczne łamanie symetriiParametr porza֒dkuχ = |χ| e iθ gdzie χ ≡ 〈ĉ −k↓ ĉ k↑ 〉

Spontaniczne łamanie symetriiParametr porza֒dkuχ = |χ| e iθ gdzie χ ≡ 〈ĉ −k↓ ĉ k↑ 〉prowadzi do łamania symetrii cechowania.

Spontaniczne łamanie symetriiParametr porza֒dkuχ = |χ| e iθ gdzie χ ≡ 〈ĉ −k↓ ĉ k↑ 〉prowadzi do łamania symetrii cechowania.Tzw. mechanizm Andersona-Higgsa odpowiedzialny zazjawisko Meissnera był później inspiracja֒ do bardziejfundamentalnych uogólnień, m.in.

Spontaniczne łamanie symetriiParametr porza֒dkuχ = |χ| e iθ gdzie χ ≡ 〈ĉ −k↓ ĉ k↑ 〉prowadzi do łamania symetrii cechowania.Tzw. mechanizm Andersona-Higgsa odpowiedzialny zazjawisko Meissnera był później inspiracja֒ do bardziejfundamentalnych uogólnień, m.in.1961 r. Y. Nambu (Nagroda Nobla, 2008 r.)

Spontaniczne łamanie symetriiParametr porza֒dkuχ = |χ| e iθ gdzie χ ≡ 〈ĉ −k↓ ĉ k↑ 〉prowadzi do łamania symetrii cechowania.Tzw. mechanizm Andersona-Higgsa odpowiedzialny zazjawisko Meissnera był później inspiracja֒ do bardziejfundamentalnych uogólnień, m.in.1961 r. Y. Nambu (Nagroda Nobla, 2008 r.)1967 r. A. Salam, S. Weinberg (Nagroda Nobla, 1979 r.)

2. Nadprzewodnikia) klasyczne

Pierwsze odkrycieNajwcześniej (przypadkowo) odkrytym nadprzewodnikiembyła rte֒ć z temperatura֒ krytyczna֒ T c = 4,2 K.

Pierwsze odkrycieNajwcześniej (przypadkowo) odkrytym nadprzewodnikiembyła rte֒ć z temperatura֒ krytyczna֒ T c = 4,2 K.

Pierwsze odkrycieNajwcześniej (przypadkowo) odkrytym nadprzewodnikiembyła rte֒ć z temperatura֒ krytyczna֒ T c = 4,2 K.1911 r., Lejda (Holandia).

Nadprzewodniki klasyczneNadprzewodnictwo odkrywano naste֒pnie w różnych pierwiastkachoraz stopach. Oto wybrane przykłady:80ciekly N 260T c(K)4020ciekly H 2Nb 3GeNb 3SnNbPbNbNV Si Nb−Al−Ge3Hg01900 1920 1940 1960 1980 2000rok

2. Nadprzewodnikib) wysokotemperaturowe

Nowa epoka odkryćA. Müller, G. Bednorz/ IBM Rüschlikon, Szwajcaria /w 1986 roku odkryli, że materiał ceramiczny La 2−x Sr x CuO 4 :który bez domieszkowania (x=0) jest izolatoremw zakresie 0,05 < x < 0,25 staje sie֒ nadprzewodza֒cyi osia֒ga maksymalna֒ temperature֒ krytyczna֒ T c =36 K.

Nowa epoka odkryćA. Müller, G. Bednorz/ IBM Rüschlikon, Szwajcaria /w 1986 roku odkryli, że materiał ceramiczny La 2−x Sr x CuO 4 :⇒ który bez domieszkowania (x=0) jest izolatoremw zakresie 0,05 < x < 0,25 staje sie֒ nadprzewodza֒cyi osia֒ga maksymalna֒ temperature֒ krytyczna֒ T c =36 K.

Nowa epoka odkryćA. Müller, G. Bednorz/ IBM Rüschlikon, Szwajcaria /w 1986 roku odkryli, że materiał ceramiczny La 2−x Sr x CuO 4 :który bez domieszkowania (x=0) jest izolatorem⇒ w zakresie 0,05 < x < 0,25 staje sie֒ nadprzewodza֒cyi osia֒ga maksymalna֒ temperature֒ krytyczna֒ T c =36 K.

Nowa epoka odkryćA. Müller, G. Bednorz/ IBM Rüschlikon, Szwajcaria /w 1986 roku odkryli, że materiał ceramiczny La 2−x Sr x CuO 4 :który bez domieszkowania (x=0) jest izolatoremw zakresie 0,05 < x < 0,25 staje sie֒ nadprzewodza֒cy⇒ i osia֒ga maksymalna֒ temperature֒ krytyczna֒ T c =36 K.

Odkrycie Müllera i Bednorza zapocza֒tkowało burzliwy okresposzukiwania nadprzewodników wysokotemperaturowych.180160* HgBa 2Ca 2Cu 3O 8+δ140HgBa 2Ca 2Cu 3O 8+δ120Tl 2Ba 2Ca 2Cu 3O 10T c(K)10080ciekly N 2Bi 2Ba 2Ca 2Cu 3O 10YBa 2Cu 3O 7−δ60La 2−δSr δCuO 440ciekly HNb2 Nb 3Sn3Ge20Hg Pb NbNbN V Si Nb−Al−Ge301900 1920 1940 1960 1980 2000rok

1. Wyjściowe zwia֒zki (ang. parent compounds) sa֒kwazi–dwuwymiarowymi izolatorami typu Motta

1. Wyjściowe zwia֒zki (ang. parent compounds) sa֒kwazi–dwuwymiarowymi izolatorami typu MottaPytanie 1:Jaki wpływ ma kwazi–dwuwymiarowość ijaka֒ role֒ odgrywa antyferromagnetyzm ?

2. Stan nadprzewodza֒cy powstaje poprzez domieszkowanieizolatora:

2. Stan nadprzewodza֒cy powstaje poprzez domieszkowanieizolatora:elektronami lub dziuramiO. Fisher et al, Rev. Mod. Phys. 79, 353 (2007).

2. Stan nadprzewodza֒cy powstaje poprzez domieszkowanieizolatora:elektronami lub dziuramiO. Fisher et al, Rev. Mod. Phys. 79, 353 (2007).Pytanie 2:Dlaczego diagram jest asymetryczny ?

3. Domieszkowanie fazy izolatorowej:

3. Domieszkowanie fazy izolatorowej:a) przebiega w sposób wysoce niejednorodny/ E. Dagotto, Science 309, 257 (2005). /

3. Domieszkowanie fazy izolatorowej:a) przebiega w sposób wysoce niejednorodny/ E. Dagotto, Science 309, 257 (2005). /b) ładunek i spin gromadza֒sie֒ oddzielnie wzdłużjednowymiarowych strukturwste֒gowych (ang. stripes)/ J. Tranquada et al,Nature 429, 534 (2004). / 0.40.25

3. Domieszkowanie fazy izolatorowej:a) przebiega w sposób wysoce niejednorodny/ E. Dagotto, Science 309, 257 (2005). /b) ładunek i spin gromadza֒sie֒ oddzielnie wzdłużjednowymiarowych strukturwste֒gowych (ang. stripes)/ J. Tranquada et al,Nature 429, 534 (2004). / 0.40.25c) realne struktury wste֒gowe sa֒ dynamiczne, tzn. fluktuuja֒w krótkiej skali czasu.

3. Domieszkowanie fazy izolatorowej:a) przebiega w sposób wysoce niejednorodny/ E. Dagotto, Science 309, 257 (2005). /b) ładunek i spin gromadza֒sie֒ oddzielnie wzdłużjednowymiarowych strukturwste֒gowych (ang. stripes)/ J. Tranquada et al,Nature 429, 534 (2004). / 0.40.25c) realne struktury wste֒gowe sa֒ dynamiczne, tzn. fluktuuja֒w krótkiej skali czasu.Pytanie 3:Czy struktury wste֒gowe rzeczywiście maja֒zwia֒zek z nadprzewodnictwem ?

4. Struktura elektronowa

4. Struktura elektronowa W oparciu o pomiary nowejspektroskopii STM wykazanoniejednorodnośćprzerwy energetycznejw lokalnej ge֒stości stanów./ K. McElroy et al, Phys. Rev. Lett.94, 197005 (2005) /

4. Struktura elektronowa W oparciu o pomiary nowejspektroskopii STM wykazanoniejednorodnośćprzerwy energetycznejw lokalnej ge֒stości stanów./ K. McElroy et al, Phys. Rev. Lett.94, 197005 (2005) / Pytanie 4:Czy przerwy energetyczne obszarów normalnych inadprzewodza֒cych maja֒ wspólne pochodzenie ?

5. Pseudoszczelina

5. PseudoszczelinaW doświadczalnych pomiarach:

5. PseudoszczelinaW doświadczalnych pomiarach:a) właściwości magnetycznych(czas relaksacji NMR, przesunie֒cieKnighta, rozpraszanie neutronów, ...)

5. PseudoszczelinaW doświadczalnych pomiarach:a) właściwości magnetycznych(czas relaksacji NMR, przesunie֒cieKnighta, rozpraszanie neutronów, ...)b) transportu ładunkowego(przewodnictwo stałoizmienno-pra֒dowe, ...

5. PseudoszczelinaW doświadczalnych pomiarach:a) właściwości magnetycznych(czas relaksacji NMR, przesunie֒cieKnighta, rozpraszanie neutronów, ...)b) transportu ładunkowego(przewodnictwo stałoizmienno-pra֒dowe, ...c) widma jednocza֒stkowego(ciepło właściwe, ARPES, STM, ...)

5. PseudoszczelinaW doświadczalnych pomiarach:a) właściwości magnetycznych(czas relaksacji NMR, przesunie֒cieKnighta, rozpraszanie neutronów, ...)b) transportu ładunkowego(przewodnictwo stałoizmienno-pra֒dowe, ...c) widma jednocza֒stkowego (ciepło właściwe, ARPES, STM, ...)jednoznacznie stwierdzono obecność przerwy energetyczna֒ powyżej T c .

5. PseudoszczelinaW doświadczalnych pomiarach:a) właściwości magnetycznych(czas relaksacji NMR, przesunie֒cieKnighta, rozpraszanie neutronów, ...)b) transportu ładunkowego(przewodnictwo stałoizmienno-pra֒dowe, ...c) widma jednocza֒stkowego (ciepło właściwe, ARPES, STM, ...)jednoznacznie stwierdzono Pytanie 5:obecność przerwy energetyczna֒ powyżej T c .Z jakim zjawiskiem zwia֒zana jest pseudoszczelina ?

Koncepcje teoretyczne

Koncepcje teoretyczne

Koncepcje teoretyczneAktualne interpretacje pseudoszczeliny:(a) jest to prekursor prawdziwej szczeliny stanunadprzewodza֒cego (z powodu silnych fluktuacji),(b) reprezentuje inny niż nadprzewodnictwo rodzajuporza֒dkowania, który zanika w QCP.

Koncepcje teoretyczneAktualne interpretacje pseudoszczeliny:(a) jest to prekursor prawdziwej szczeliny stanunadprzewodza֒cego (z powodu silnych fluktuacji),(b) reprezentuje inny niż nadprzewodnictwo rodzajuporza֒dkowania, który zanika w QCP.Fakty doświadczalne nie sa֒ obecnie w stanie rozstrzygna֒ć,która (i czy w ogóle) z tych interpretacji jest poprawna.

2. Nadprzewodnikic) przegla֒d odkryć w XXI wieku

Wykorzystanie nadprzewodników wysokotemperaturowychjest ograniczone niska֒ wartościa֒ ich pra֒dów krytycznych.

Wykorzystanie nadprzewodników wysokotemperaturowychjest ograniczone niska֒ wartościa֒ ich pra֒dów krytycznych.Pod tym wzgle֒dem dużo bardziej obiecuja֒cym jest:

Wykorzystanie nadprzewodników wysokotemperaturowychjest ograniczone niska֒ wartościa֒ ich pra֒dów krytycznych.Pod tym wzgle֒dem dużo bardziej obiecuja֒cym jest:„przeoczony” nadprzewodnik

Wykorzystanie nadprzewodników wysokotemperaturowychjest ograniczone niska֒ wartościa֒ ich pra֒dów krytycznych.Pod tym wzgle֒dem dużo bardziej obiecuja֒cym jest:„przeoczony” nadprzewodnikMgB 2T c =39 K

Wykorzystanie nadprzewodników wysokotemperaturowychjest ograniczone niska֒ wartościa֒ ich pra֒dów krytycznych.Pod tym wzgle֒dem dużo bardziej obiecuja֒cym jest:„przeoczony” nadprzewodnikMgB 2T c =39 K/ J. Nagamatsu et al, Nature 410, 63 (2001) /

Wykorzystanie nadprzewodników wysokotemperaturowychjest ograniczone niska֒ wartościa֒ ich pra֒dów krytycznych.Pod tym wzgle֒dem dużo bardziej obiecuja֒cym jest:„przeoczony” nadprzewodnikMgB 2T c =39 K/ J. Nagamatsu et al, Nature 410, 63 (2001) /Wiadomo obecnie, że za nadprzewodnictwo MgB 2 odpowiadamechanizm fononowy i uczestnicza֒ w nim elektrony dwóch pasm.

Nadprzewodnik i ferromagnetyk

Nadprzewodnik i ferromagnetykFerromagnetyk UGe 2 po przyłożeniu ciśnienia 1 GPaprzechodzi w stan nadprzewodza֒cy !UGe 2/ S.S. Saxena et al, Nature 406, 587 (2000) /

Nadprzewodnik i ferromagnetykFerromagnetyk UGe 2 po przyłożeniu ciśnienia 1 GPaprzechodzi w stan nadprzewodza֒cy !UGe 2/ S.S. Saxena et al, Nature 406, 587 (2000) /Zwykle magnetyzm wpływa destruktywnie na nadprzewodnictwo.

Nadprzewodniki rutenoweSilnie skorelowany tlenek rutenu to nadprzewodnikz parami trypletowymi, tak jak nadciekły 3 He.Ca 2−x Sr x RuO 4/ S. Nakatsuji et al, Phys. Rev. Lett. 93, 146401 (2004) /Badaniem nadprzewodnictwa w zwia֒zkach rutenowych zajmuja֒ sie֒s w Polsce m.in. K.I. Wysokiński (Lublin) oraz J. Spałek i wsp. (Kraków).

„Mokre” nadprzewodnikiTlenek kobaltu Na x CoO 2 z interkalowana֒ woda֒jest nadprzewodnikiem trypletowo – singletowym.60T (K)5040302010ParamagneticmetalCharge orderedinsulatorH 2 O IntercalatedSuperconductorCurie-WeissmetalMagneticOrderNa x CoO 2+ y H 2 O00 1/4 1/3 1/2 2/3 3/41Na Content x/ J. Cava et al, Phys. Rev. Lett. 92, 247001 (2004) /Badaniem tego nadprzewodnika zajmuja֒ sie֒ w Polsce: B. Andrzejewski(Poznań), T. Klimczuk (Gdańsk), M. Maśka i M. Mierzejewski (Katowice).

Najtwardszy nadprzewodnik

Najtwardszy nadprzewodnikDiament domieszkowany borem (synteza pod ciśnieniem100 tys. atmosfer) staje sie֒ nadprzewodnikiem w T c =4 K.

Najtwardszy nadprzewodnikDiament domieszkowany borem (synteza pod ciśnieniem100 tys. atmosfer) staje sie֒ nadprzewodnikiem w T c =4 K./ E.A. Ekimov et al, Nature 428, 542 (2004) /

Nadprzewodnik z grafitu

Nadprzewodnik z grafituWapń wstawiony mie֒dzy płaszczyzny grafituprowadzi do nadprzewodnictwa w T c =11, 5 K.

Nadprzewodnik z grafituWapń wstawiony mie֒dzy płaszczyzny grafituprowadzi do nadprzewodnictwa w T c =11, 5 K./ N. Emery et al, Phys. Rev. Lett. 95, 087003 (2005) /

... a także

... a takżesilnie radioaktywny PuCoGa 5 ( T c = 18,5 K )Materiał ten jest używany w broni nuklearnej !/ J.L. Sarrao et al, Nature 420, 297 (2002) /

... a takżesilnie radioaktywny PuCoGa 5 ( T c = 18,5 K )Materiał ten jest używany w broni nuklearnej !/ J.L. Sarrao et al, Nature 420, 297 (2002) /Li pod ciśnieniem ( T c = 20 K )Zachowanie bardzo nietypowe dla metalu !/ K. Shimizu et al, Nature 419, 597 (2002) /

... a takżesilnie radioaktywny PuCoGa 5 ( T c = 18,5 K )Materiał ten jest używany w broni nuklearnej !/ J.L. Sarrao et al, Nature 420, 297 (2002) /Li pod ciśnieniem ( T c = 20 K )Zachowanie bardzo nietypowe dla metalu !/ K. Shimizu et al, Nature 419, 597 (2002) /... itd.

2. Nadprzewodnikid) nadprzewodnictwo w oksypniktydach

Wste֒pne informacje:

Wste֒pne informacje:Oksypniktydami nazywane sa֒ w chemii zwia֒zki zawieraja֒cetlen oraz pierwiastki V-tej grupy np. azot, fosfor czy arsen.

Wste֒pne informacje:Oksypniktydami nazywane sa֒ w chemii zwia֒zki zawieraja֒cetlen oraz pierwiastki V-tej grupy np. azot, fosfor czy arsen.Wzrost zainteresowania oksypniktydami pojawił sie֒ po odkryciunadprzewodnictwa w LaOFeP (2006 r.) oraz LaOFeAs (2008 r.).

Wste֒pne informacje:Oksypniktydami nazywane sa֒ w chemii zwia֒zki zawieraja֒cetlen oraz pierwiastki V-tej grupy np. azot, fosfor czy arsen.Wzrost zainteresowania oksypniktydami pojawił sie֒ po odkryciunadprzewodnictwa w LaOFeP (2006 r.) oraz LaOFeAs (2008 r.).Stan nadprzewodza֒cy pojawia sie֒ w wyniku podstawiania fluoruna miejsce tlenu

Wste֒pne informacje:Oksypniktydami nazywane sa֒ w chemii zwia֒zki zawieraja֒cetlen oraz pierwiastki V-tej grupy np. azot, fosfor czy arsen.Wzrost zainteresowania oksypniktydami pojawił sie֒ po odkryciunadprzewodnictwa w LaOFeP (2006 r.) oraz LaOFeAs (2008 r.).Stan nadprzewodza֒cy pojawia sie֒ w wyniku podstawiania fluoruna miejsce tlenu najważniejsze znaczenie odgrywa jednak żelazo.

Wste֒pne informacje:Oksypniktydami nazywane sa֒ w chemii zwia֒zki zawieraja֒cetlen oraz pierwiastki V-tej grupy np. azot, fosfor czy arsen.Wzrost zainteresowania oksypniktydami pojawił sie֒ po odkryciunadprzewodnictwa w LaOFeP (2006 r.) oraz LaOFeAs (2008 r.).Stan nadprzewodza֒cy pojawia sie֒ w wyniku podstawiania fluoruna miejsce tlenu najważniejsze znaczenie odgrywa jednak żelazo.Inne stosowane określenie:NADPRZEWODNIKIZWIA֒ZKÓW ŻELAZA

LaO 1−x F x FeAsMateriał staje sie֒ nadprzewodza֒cy dla domieszkowaniafluorem w zakresie 0, 05 < x < 0, 12.

LaO 1−x F x FeAsMateriał staje sie֒ nadprzewodza֒cy dla domieszkowaniafluorem w zakresie 0, 05 < x < 0, 12.T c ≃ 26K

LaO 1−x F x FeAsMateriał staje sie֒ nadprzewodza֒cy dla domieszkowaniafluorem w zakresie 0, 05 < x < 0, 12.T c ≃ 26KY. Kamihara et al, J. Am. Chem. Soc. 130, 3296 (2008).

LaO 1−x F x FeAsMateriał staje sie֒ nadprzewodza֒cy dla domieszkowaniafluorem w zakresie 0, 05 < x < 0, 12.T c ≃ 26KY. Kamihara et al, J. Am. Chem. Soc. 130, 3296 (2008)./ Tokyo University of Technology, Japonia /

LaO 1−x F x FeAsMateriał staje sie֒ nadprzewodza֒cy dla domieszkowaniafluorem w zakresie 0, 05 < x < 0, 12.T c ≃ 26KY. Kamihara et al, J. Am. Chem. Soc. 130, 3296 (2008)./ Tokyo University of Technology, Japonia /Doniesienie z dnia: 9 stycznia 2008 r.

SmFeAsO 1−x F xWykazano jednocześnie, że ten nowy nadprzewodnikcharakteryzuje sie֒ wysokim polem krytycznym.

SmFeAsO 1−x F xWykazano jednocześnie, że ten nowy nadprzewodnikcharakteryzuje sie֒ wysokim polem krytycznym.T c ≃ 43K

SmFeAsO 1−x F xWykazano jednocześnie, że ten nowy nadprzewodnikcharakteryzuje sie֒ wysokim polem krytycznym.T c ≃ 43KX.H. Chen et al, Nature 453, 761 (2008).

SmFeAsO 1−x F xWykazano jednocześnie, że ten nowy nadprzewodnikcharakteryzuje sie֒ wysokim polem krytycznym.T c ≃ 43KX.H. Chen et al, Nature 453, 761 (2008)./ University of Science and Technology, Hefei, Chiny /

SmFeAsO 1−x F xWykazano jednocześnie, że ten nowy nadprzewodnikcharakteryzuje sie֒ wysokim polem krytycznym.T c ≃ 43KX.H. Chen et al, Nature 453, 761 (2008)./ University of Science and Technology, Hefei, Chiny /Doniesienie z dnia: 25 marca 2008 r.

PrO 1−x F x FeAsMaksymalna temperatura krytyczna T c ≃ 52K

PrO 1−x F x FeAsMaksymalna temperatura krytyczna T c ≃ 52K

PrO 1−x F x FeAsMaksymalna temperatura krytyczna T c ≃ 52KZ.-A. Ren et al, Materials Research Innov. 12, 105 (2008).

PrO 1−x F x FeAsMaksymalna temperatura krytyczna T c ≃ 52KZ.-A. Ren et al, Materials Research Innov. 12, 105 (2008)./ Instytut Fizyki w Pekinie, Chiny /

PrO 1−x F x FeAsMaksymalna temperatura krytyczna T c ≃ 52KZ.-A. Ren et al, Materials Research Innov. 12, 105 (2008)./ Instytut Fizyki w Pekinie, Chiny /Doniesienie z dnia: 29 marca 2008 r.

SmO 1−x F x FeAsMaksymalna temperatura krytyczna T c ≃ 55K !

SmO 1−x F x FeAsMaksymalna temperatura krytyczna T c ≃ 55K !

SmO 1−x F x FeAsMaksymalna temperatura krytyczna T c ≃ 55K !Z.-A. Ren et al, Chin. Phys. Lett. 25, 2215 (2008).

SmO 1−x F x FeAsMaksymalna temperatura krytyczna T c ≃ 55K !Z.-A. Ren et al, Chin. Phys. Lett. 25, 2215 (2008)./ Instytut Fizyki w Pekinie, Chiny /

SmO 1−x F x FeAsMaksymalna temperatura krytyczna T c ≃ 55K !Z.-A. Ren et al, Chin. Phys. Lett. 25, 2215 (2008)./ Instytut Fizyki w Pekinie, Chiny /Doniesienie z dnia: 13 kwietnia 2008 r.

Fizyka oksypniktydówDo opisu nadprzewodnictwa należy uwzgle֒dnić 3 pasma.

Fizyka oksypniktydówDo opisu nadprzewodnictwa należy uwzgle֒dnić 3 pasma.

Fizyka oksypniktydówDo opisu nadprzewodnictwa należy uwzgle֒dnić 3 pasma.H. Ding et al, Europhys. Lett. 83, 47001 (2008).

Diagram fazowyPorza֒dek AF sa֒siaduje z nadprzewodnictwem !

Diagram fazowyPorza֒dek AF sa֒siaduje z nadprzewodnictwem !J. Zhao et al, cond-mat/0806.2528 (prerpint).

Diagram fazowyPorza֒dek AF sa֒siaduje z nadprzewodnictwem !H. Luetknens et al, cond-mat/0806.3533 (preprint).

Pseudoszczelina

PseudoszczelinaPomiary szybkości relaksacji NMR0.20T *H ~ 9.89 T0.1575 (1/T1 T ) (sK) -10.100.05T cT cLaFeAs(O 1-xF x)x=0.07x=0.11x=0.140.000 50 100 150 200 250T (K)Y. Nakai et al, cond-mat/0810.3569 (preprint).

PseudoszczelinaPomiary tunelowania STMIntensity (arb. units)T =Symmetrized DOS(arb. units)30 K70 K100 K130 KE F40 20 -20Binding Energy (meV)E F40 20 -20Binding Energy (meV)T. Sato et al, J. Phys. Soc. Jpn. 77, 063708 (2008).

PseudoszczelinaLaFeAsO 1−x F x wykazuje obecność pseudoszczeliny !LaFeAs(O 1-xF x)AFMPseudogapstateSCY. Nakai et al, cond-mat/0810.3569 (preprint).

3. Fluktuacje powyżej T c

Stan nadprzewodza֒cy

Stan nadprzewodza֒cyPomiary doświadczalne wyraźnie, żewskazuja֒faza nadprzewodza֒ca jest zwykłym stanem BCSchociaż z energetyczna֒.anizotropowa֒ szczelina֒

Stan nadprzewodza֒cyPomiary doświadczalne wyraźnie, żewskazuja֒faza nadprzewodza֒ca jest zwykłym stanem BCSchociaż z energetyczna֒.anizotropowa֒ szczelina֒J.E. Hoffman et al, Science 297, 1148 (2002).

Stan nadprzewodza֒cyPomiary doświadczalne wyraźnie, żewskazuja֒faza nadprzewodza֒ca jest zwykłym stanem BCSchociaż z energetyczna֒.anizotropowa֒ szczelina֒J.E. Hoffman et al, Science 297, 1148 (2002).Przerwa energetyczna ma symetrie֒ typu fali d∆ k = ∆(cos k x −cos k y )z we֒złami (nodes) w kierunkach k x = ±k y .

Ewolucja przerwy powyżej T c

Ewolucja przerwy powyżej T cPowyżej T c przerwa energetyczna jest nadal obecna,lecz jej ka֒towa zależność ulega zmienie. Zamiast we֒złówpojawiaja֒ sie֒ tzw. Fermi arcs, gdzie ∆ pg (k) zanika.

Ewolucja przerwy powyżej T cPowyżej T c przerwa energetyczna jest nadal obecna,lecz jej ka֒towa zależność ulega zmienie. Zamiast we֒złówpojawiaja֒ sie֒ tzw. Fermi arcs, gdzie ∆ pg (k) zanika.A. Kanigel et al, Phys. Rev. Lett. 99, 157001 (2007).

Ewolucja przerwy powyżej T cPowyżej T c przerwa energetyczna jest nadal obecna,lecz jej ka֒towa zależność ulega zmienie. Zamiast we֒złówpojawiaja֒ sie֒ tzw. Fermi arcs, gdzie ∆ pg (k) zanika.W zwia֒zku z tym w literaturze pojawiły sie֒ różne komentarze, np.Death of a Fermi surface K. McElroy, Nature Physics 2, 441 (2006) .

Intensity(a)Energyk Fε kE FT c < TWave vectorIntensity(b)|v k| 2 |u k| 2EnergyT

Dane doświadczalne poniżej T cEnergy (meV)Coherence factor50E F-501.00.50.0-30(a)AB C-ε kε k(c)E k140 K -E kMomentum|u k | 2|v k | 2|u k | 2 +|v k | 2-20-100ε k (meV)102030Intensity (arb. units)ABCE F -50E F(b)ABC150 100 50 -50Binding Energy (meV)H. Matsui, T. Sato, and T. Takahashi, Phys. Rev. Lett. 90, 217002 (2003).

Zjawiska fluktuacyjne

Zjawiska fluktuacyjneJednym z istotnych problemów jest wie֒c określeniezakresu, w którym wyste֒puja֒ fluktuacje parowania.

Zjawiska fluktuacyjneJednym z istotnych problemów jest wie֒c określeniezakresu, w którym wyste֒puja֒ fluktuacje parowania.Oto kilka skrajnych podejść:

Wa֒ski zakres fluktuacjiRVB – resonating valence bondsP.W. Anderson, Phys. Rev. Lett. 96, 017001 (2006).

Krytyczne fluktuacje kwantoweQCP – scenariusz pra֒dów orbitalnychC.M. Varma, Phys. Rev. B 73, 155113 (2006).

Fluktuacje na całym diagramieQED 3 – teoria dynamicznie fluktuuja֒cych parw pobliżu punktów we֒złowych.

Fluktuacje na całym diagramieQED 3 – teoria dynamicznie fluktuuja֒cych parw pobliżu punktów we֒złowych.211 2Z. Tesanovic, Phys. Rev. B 65, 180511 (2002).

Fluktuacje na całym diagramieQED 3 – teoria dynamicznie fluktuuja֒cych parw pobliżu punktów we֒złowych.T0000 11110000 11110000 11110000 1111T*(a)CSB(b)CSBdSCdSCAF/SDW(CSB)QED30000 11110000 11110000 11110000 1111T cdSCxZ. Tesanovic, Nature Phys. 4, 408 (2008).

Podejście fenomenologiczne

Efektywny Lagrangian

Efektywny LagrangianPo zastosowaniu transformacji Hubbarda-Stratonovitcha do układusilnie skorelowanych elektronów otrzymuje sie֒ Lagrangian, w którymfermionowe i bozonowe stopnie swobody wzajemnie na siebieoddziałuja֒.

Efektywny LagrangianPo zastosowaniu transformacji Hubbarda-Stratonovitcha do układusilnie skorelowanych elektronów otrzymuje sie֒ Lagrangian, w którymfermionowe i bozonowe stopnie swobody wzajemnie na siebieoddziałuja֒.Schemat pogla֒dowy: w zacieniowanych obszarach wyste֒powaćmoga֒ pary fermionów (bozony o twardym rdzeniu) powyżej T c .

Efektywny LagrangianPo zastosowaniu transformacji Hubbarda-Stratonovitcha do układusilnie skorelowanych elektronów otrzymuje sie֒ Lagrangian, w którymfermionowe i bozonowe stopnie swobody wzajemnie na siebieoddziałuja֒.Schemat pogla֒dowy: w zacieniowanych obszarach wyste֒powaćmoga֒ pary fermionów (bozony o twardym rdzeniu) powyżej T c .V.B. Geshkenbein, L.B. Ioffe and A.I. Larkin, Phys. Rev. B 55, 3173 (1997).

Fenomenologiczny model BFH= ∑ kσ(ε k − µ) c † kσ c kσ + ∑ q(E q − 2µ) b † q b q+1 ∑√Nk,q]v k,q[b † q c k,↓c q−k,↑ + h.c.

Fenomenologiczny model BFH= ∑ kσ(ε k − µ) c † kσ c kσ + ∑ q(E q − 2µ) b † q b q+1 ∑√Nk,q]v k,q[b † q c k,↓c q−k,↑ + h.c.R. Micnas, J. Ranninger, S. Robaszkiewicz, Rev. Mod. Phys. 62, 113 (1990).

Fenomenologiczny model BFH= ∑ kσ(ε k − µ) c † kσ c kσ + ∑ q(E q − 2µ) b † q b q+1 ∑√Nk,q]v k,q[b † q c k,↓c q−k,↑ + h.c.R. Micnas, J. Ranninger, S. Robaszkiewicz, Rev. Mod. Phys. 62, 113 (1990).R. Friedberg, T.D. Lee, Phys. Rev. B 40, 423 (1989).

Fenomenologiczny model BFH= ∑ kσ(ε k − µ) c † kσ c kσ + ∑ q(E q − 2µ) b † q b q+1 ∑√Nk,q]v k,q[b † q c k,↓c q−k,↑ + h.c.R. Micnas, J. Ranninger, S. Robaszkiewicz, Rev. Mod. Phys. 62, 113 (1990).R. Friedberg, T.D. Lee, Phys. Rev. B 40, 423 (1989).Hamiltonian ten można również uzyskać z modelu Hubbardanumerycznie wyznaczaja֒c wzbudzenia niskoenergetyczne w dim=2.

Fenomenologiczny model BFH= ∑ kσ(ε k − µ) c † kσ c kσ + ∑ q(E q − 2µ) b † q b q+1 ∑√Nk,q]v k,q[b † q c k,↓c q−k,↑ + h.c.R. Micnas, J. Ranninger, S. Robaszkiewicz, Rev. Mod. Phys. 62, 113 (1990).R. Friedberg, T.D. Lee, Phys. Rev. B 40, 423 (1989).Hamiltonian ten można również uzyskać z modelu Hubbardanumerycznie wyznaczaja֒c wzbudzenia niskoenergetyczne w dim=2.E. Altman and A. Auerbach, Phys. Rev. B 65, 104508 (2002).

Widmo z uwzgle֒dnieniem fluktuacjiT < T cT=0A F (k,ω)-0.1 0 0.1ωT. Domański and J. Ranninger, Phys. Rev. Lett. 91, 255301 (2003).

Widmo z uwzgle֒dnieniem fluktuacjiT c < T < T ∗T=0.004A F (k,ω)T. Domański and J. Ranninger, Phys. Rev. Lett. 91, 255301 (2003).

Widmo z uwzgle֒dnieniem fluktuacjiT c < T < T ∗T=0.007A F (k,ω)T. Domański and J. Ranninger, Phys. Rev. Lett. 91, 255301 (2003).

Widmo z uwzgle֒dnieniem fluktuacjiT > T ∗T=0.02A F (k,ω)T. Domański and J. Ranninger, Phys. Rev. Lett. 91, 255301 (2003).

Efektywne widmo

Efektywne widmoA F inc (k,ω)T * > T > T cA F coh (k,ω)6420-0.100.10.60.40.20ω

Efektywne widmoA F inc (k,ω)T * > T > T cA F coh (k,ω)6420-0.100.10.60.40.20ωJakościowo podobny wynik uzyskano też w symulacjachkomputerowych dla ujemnego modelu Hubbarda:a) J.M. Singer et al, Phys. Rev. B 54, 1286 (1996);b) D. Senechal et al, Phys. Rev. Lett. 92, 126401 (2004).

Date: Tue, 27 Feb 2007 19:05:55 +0900From: Hiroaki Matsui To: Tadeusz Domanski Dear Dr. Domanski,...We completely agree with you on that detecting the normal stateBQP in the UD cuprates has a huge potential impact on thepseudogap problem. As you know, this kind of measurement isnot very easy because the ARPES peak is broad in UD at anti-nodeand high-temperature. We do not have the data at present, but weare trying to realize such an experiment by selecting theconditions.Thank you very much for contacting us.Sincerely yours,H. Matsui

Najświeższe doniesienia !!!

Najświeższe doniesienia !!!ARPES : grupa J. Campuzano (Chicago)Wyniki dla: Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8A. Kanigel et al, Phys. Rev. Lett. 101, 137002 (2008).

Najświeższe doniesienia !!!ARPES : grupa J. Campuzano (Chicago)Wyniki dla: Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8A. Kanigel et al, Phys. Rev. Lett. 101, 137002 (2008).

Najświeższe doniesienia !!!ARPES : grupa z Villingen (Szwajcaria)MaxEnergy [eV]Cut 1Cut 1Intensity [arb. units]Energy [meV]Cut 2Cut 2MinEnergy [eV]Energy [eV]k - k F [ /a]Wyniki dla: La 1.895 Sr 0.105 CuO 4M. Shi et al, cond-mat/0810.0292 (preprint).

Najświeższe doniesienia !!!Wniosek:Powyżej T c istnieja֒ kwazicza֒stki typu Bogoliubova.

Najświeższe doniesienia !!!Wniosek:Powyżej T c istnieja֒ kwazicza֒stki typu Bogoliubova.Pytanie:W jakim zakresie powyżej T c istnieja֒ takie kwazicza֒stki ?

4. Podsumowanie

P O D S U M O W A N I E1. Nadprzewodnik - jest to stan koherentnych parutworzonych z fermionów (elektronów, dziur, atomów, ...)opisanych wspólna֒ (makroskopowa֒) funkcja֒ falowa֒

P O D S U M O W A N I E1. Nadprzewodnik = stan koherentnych par fermionowych2. Za tworzenie par moga֒ być odpowiedzialne różne czynniki:

P O D S U M O W A N I E1. Nadprzewodnik = stan koherentnych par fermionowych2. Za tworzenie par moga֒ być odpowiedzialne różne czynniki:fonony/ nadprzewodniki klasyczne, MgB 2 , diament, ... /

P O D S U M O W A N I E1. Nadprzewodnik = stan koherentnych par fermionowych2. Za tworzenie par moga֒ być odpowiedzialne różne czynniki:fonony/ nadprzewodniki klasyczne, MgB 2 , diament, ... /magnony/ nadprzewodnictwo układów tzw. cie֒żkich fermionów, ... /

P O D S U M O W A N I E1. Nadprzewodnik = stan koherentnych par fermionowych2. Za tworzenie par moga֒ być odpowiedzialne różne czynniki:fonony/ nadprzewodniki klasyczne, MgB 2 , diament, ... /magnony/ nadprzewodnictwo układów tzw. cie֒żkich fermionów, ... /silne korelacje elektronów na sieci/ nadprzewodniki wysokotemperaturowe, rutenowce, ... /

P O D S U M O W A N I E1. Nadprzewodnik = stan koherentnych par fermionowych2. Za tworzenie par moga֒ być odpowiedzialne różne czynniki:fonony/ nadprzewodniki klasyczne, MgB 2 , diament, ... /magnony/ nadprzewodnictwo układów tzw. cie֒żkich fermionów, ... /silne korelacje elektronów na sieci/ nadprzewodniki wysokotemperaturowe, rutenowce, ... /pole magnetyczne/ nadprzewodnictwo atomów /

P O D S U M O W A N I E1. Nadprzewodnik = stan koherentnych par fermionowych2. Za tworzenie par moga֒ być odpowiedzialne różne czynniki:fononymagnonysilne korelacjepole magnetyczne

P O D S U M O W A N I E1. Nadprzewodnik = stan koherentnych par fermionowych2. Za tworzenie par moga֒ być odpowiedzialne różne czynniki:fononymagnonysilne korelacjepole magnetyczne3. Jakościowo podobne efekty moga֒ wyste֒pować równieżz udziałem innych obiektów i w innej skali energetycznej:• w fizyce ja֒drowej / oddziaływania typu pairing mie֒dzy nukleonami /• w fizyce cza֒stek elementarnych / plazma gluonowo-kwarkowa /

P O D S U M O W A N I E1. Nadprzewodnik = stan koherentnych par fermionowych2. Za tworzenie par moga֒ być odpowiedzialne różne czynniki:fononymagnonysilne korelacjepole magnetyczne3. Jakościowo podobne efekty moga֒ wyste֒pować równieżz udziałem innych obiektów i w innej skali energetycznej:• w fizyce ja֒drowej / oddziaływania typu pairing mie֒dzy nukleonami /• w fizyce cza֒stek elementarnych / plazma gluonowo-kwarkowa /http://kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures