Nyt superledende materiale fundet

Fænomenet superledning, giver strømtransmission uden dissipation og et væld af unikke magnetiske egenskaber, der stammer fra makroskopisk kvantekohærens, blev først opdaget for over et århundrede siden. Det blev først forstået i 1957, hvorefter det hurtigt blev klart, at superledere i princippet kunne eksistere med en bred variation af de fundamentale karakteristika, der ofte omtales som ordensparameteren. Indtil slutningen af ​​1970'erne, imidlertid, alle superledere fundet eksperimentelt havde samme klasse af ordensparameter.

Siden da er mange aspekter af den forventede række af ordreparametre blevet opdaget, men en overraskende kendsgerning stod tilbage. Et fælles kendetegn ved ikke-standard, eller "ukonventionelle" ordensparametre er, at superlederen samtidig skal være meget tæt på mere end én af dem, og at det skulle være muligt at tune fra det ene til det andet ved at lave ret små ændringer i betingelserne som temperatur, tryk eller magnetfelt. Selvom snesevis af ukonventionelle superledere er blevet opdaget i det sidste halve århundrede, der var gode termodynamiske beviser for mere end én superledende fase i kun et eller to materialer.

Den nylige opdagelse af tofaset superledning i CeRh ₂ Som ₂ af medlemmer af Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids (MPI CPfS Dresden) er derfor en stor milepæl på området.

Et samarbejde ledet af Seunghyun Khim og Christoph Geibel fra afdelingen Physics of Quantum Materials og Elena Hassinger fra Physics of Unconventional Metals and Superconductors-gruppen, med input fra grupperne Manuel Brando og Andy Mackenzie, har afsløret to centrale fakta om materialet. For det første, CeRh ₂ Som ₂ har et af de højeste kritiske magnetfelt til superledende overgangstemperaturforhold af enhver kendt superleder.

For det andet, når feltet (når det påføres langs en speciel retning i forhold til krystalakserne) hæves, der er en klar overgang mellem to forskellige superledende ordensparametre, fører til signaturer i forskellige termodynamiske egenskaber. I et internationalt samarbejde med teoretikere Daniel Agterberg fra U. Wisconsin og Philip Brydon fra U. Otago, de viste endvidere, at dette kan forstås ud fra en særlig kombination af lokale og globale symmetrier, som forekommer i CeRh ₂ Som ₂ men ikke i noget andet superledende materiale opdaget indtil videre.

Fundene, offentliggjort online den 26. august 2021 af Videnskab magasin, kan forventes at generere helt nye forskningsretninger; Faktisk er der allerede udkommet adskillige teoriartikler fra grupper rundt om i verden baseret på det arkiverede fortryk, der beskriver vores forskning.