Noggrant inriktade mikrostrukturerade enheter av CeRhIn5 möjliggjorde höga fälttransportmätningar som avslöjar en symmetri i planet som bryts för magnetfält på cirka 30 Tesla längs den tetragonala c-axeln. Anomaliens storlek och riktning bestäms av en liten komponent i planet i magnetfältet. Upphovsman:Los Alamos National Laboratory
Ett potentiellt nytt tillstånd rapporteras i tidningen Natur , med forskning som visar att bland supraledande material i högmagnetiska fält, fenomenet elektronisk symmetribrytning är vanligt. Möjligheten att hitta likheter och skillnader mellan klasser av material med fenomen som detta hjälper forskare att fastställa de väsentliga ingredienserna som orsakar nya funktioner som supraledning.
Det högmagnetiska fälttillståndet för den tunga fermions superledare CeRhIn5 avslöjade ett så kallat elektroniskt nematiskt tillstånd, där materialets elektroner justeras på ett sätt för att minska symmetrin hos den ursprungliga kristallen, något som nu verkar vara universellt bland okonventionella supraledare. Okonventionell supraledning utvecklas nära en fasgräns som separerar magnetiskt ordnade och magnetiskt störda faser av ett material.
"Utseendet på den elektroniska inriktningen, kallas nematiskt beteende, i en prototypisk tung-fermion supraledare framhäver sambandet mellan nematicitet och okonventionell supraledning, föreslår att nematicitet är vanligt bland korrelerade supraledande material, "säger Filip Ronning från Los Alamos National Laboratory, huvudförfattare på tidningen. Tunga fermioner är intermetalliska föreningar, som innehåller sällsynta jordartsmetaller eller aktinidämnen.
"Dessa tunga fermionmaterial har en annan hierarki av energivågor än vad som finns i övergångsmetall och organiska material, men de har ofta liknande komplexa och sammanflätade fysikkopplingsspinn, laddnings- och gittergrader av frihet, " han sa.
Arbetet rapporterades i Natur av personal från gruppen Los Alamos Condensed Matter and Magnet Science och samarbetspartners.
Använda transportmätningar nära den fältinställda kvantkritiska punkten för CeRhIn5 vid 50 Tesla, forskarna observerade ett fluktuerande nematiskt tillstånd. Ett nematiskt tillstånd är mest känt i flytande kristaller, varvid vätskans molekyler är parallella men inte arrangerade i en periodisk uppsättning. Nematisliknande tillstånd har observerats i övergångsmetalsystem nära magnetiska och supraledande fasövergångar. Förekomsten av denna egenskap pekar på nematisitetens korrelation med okonventionell supraledning. Skillnaden, dock, av det nya nematiska tillståndet som finns i CeRhIn5 i förhållande till andra system är att det lätt kan roteras av magnetfältets riktning.
Kristallina prover av CeRhIn5 från Los Alamos skars i mikroskopiska, kristallina ledande banor med en fokuserad jonstråle vid MPI-CPfS. Kredit:MPI CPfS
Användningen av National High Magnetic Field Laboratorys pulserade fältmagnetanläggning i Los Alamos var avgörande, Ronning noterade, på grund av de stora magnetfält som krävs för att komma åt detta tillstånd. Dessutom, ett annat viktigt bidrag var tillverkningen av mikronstora enheter med fokuserad jonstrålfräsning utförd i Tyskland, vilket möjliggjorde transportmätningar i stora magnetfält.
Superledningsförmåga används i stor utsträckning vid magnetisk resonanstomografi (MRI) och i partikelacceleratorer, magnetiska fusionsanordningar, och RF- och mikrovågsfilter, bland andra användningsområden.
