Вчені повідомляють про відкриття нової форми стану матерії
В журналі Nature вчені повідомляють про відкриття потенційно нового стану матерії.
Результати експериментів показують, що в надпровідниках у сильних магнітних полях спостерігається явище порушення електронної симетрії. Знаходячи схожість та відмінності серед класів матеріалів з такими властивостями, вчені можуть встановлювати ключові компоненти, які володіють новими властивостями, такими як надпровідність.
Надпровідники з важкими фермионами — це сполуки рідкісноземельних металів та актиноїдів.
У важкого фермионного надпровідника CeRhIn5 в сильному магнітному полі з’являється так зване електронне нематическое стан, у якому електрони в матеріалі будуються таким чином, щоб зменшити симетрію в первинному кристалі. Тепер це здається універсальним властивістю нетрадиційних надпровідників. Нетрадиційна надпровідність виникає у фазовій границі, що розділяє магнітно впорядковані і невпорядковані фази матеріалу.
“Поява електронного впорядкування, названого нематичнеским поведінкою, в модельних важких фермионных надпровідниках свідчить про взаємозв’язок нематичности і нетрадиційної надпровідності. Звідси випливає, що нематичность є звичною для надпровідних матеріалів”, — стверджує фізик Філіп Роннинг з Лос-Аламоської національної лабораторії, провідний автор дослідження. Важкі ферміони — це интерметаллические з’єднання, які містять рідкісноземельні елементи та актиноиды.
“Важкі фермионные матеріали мають іншу ієрархію енергетичних масштабів, ніж у перехідних металів або органічних речовин, однак у них однакові фізичні властивості у відношенні до спину, заряду і ступеня свободи в сітці”, — додає вчений.
Дослідники спостерігали появу флуктующего нематического стану при квантової критичній точці CeRhIn5, що виникає при індукції магнітного поля 50 Тесла. Нематичні стану характеризують рідкі кристали, в яких молекули побудовані паралельно, однак не періодично. Нематоподобные стану раніше спостерігали в перехідних металевих системах в точці магнітних та надпровідникових фазових переходів. Поява цієї властивості вказує на зв’язок нематичности і нетрадиційної надпровідності. Однак нове нематическое стан, виявлене в CeRhIn5, порівняно з іншими системами, полягає в тому, що воно може легко обертатися в напрямку напруженості магнітного поля.
Експеримент провели на потужний генератор імпульсного магнітного поля Національної лабораторії високого магнітного поля в Лос-Аламосі, адже для досягнення його результатів знадобилися потужні магнітні поля. Крім того, для експерименту були необхідні спеціальні мікронні пристрої, виготовлені за допомогою іонно-променевого фрезерування, яке виконали німецькі фахівці. Це дало можливість провести транспортні вимірювання в сильних магнітних полях.
Надпровідність широко використовують в магнітному резонансному зніманні (MRI), прискорювачах частинок, в пристроях для магнітного утримання плазми і радіочастотних та мікрохвильових фільтрах.