(vänster) Superledande (SC) fasdiagram av CeRh2As2 för ett magnetfält på c-axeln bestämt av olika experimentella sonder. Faslinjen i SC -tillståndet indikerar en övergång mellan olika SC -ordningsparametrar, från ett tillstånd med lågt fält med jämn paritet till ett tillstånd med hög fält med udda paritet, (höger) vilket överensstämmer med en föreslagen teoretisk modell. Kredit:© MPI CPfS
Fenomenet supraledning, tillhandahåller strömöverföring utan förlust och en mängd unika magnetiska egenskaper som härrör från makroskopisk kvantkoherens, upptäcktes först för över ett sekel sedan. Det förstods inte förrän 1957, varefter det snabbt blev klart att superledare i princip kunde existera med en mängd olika grundläggande egenskaper som ofta kallas orderparametern. Fram till slutet av 1970-talet, dock, alla supraledare som hittades experimentellt hade samma klass av ordningsparameter.
Sedan dess har många aspekter av den förväntade variationen av ordningsparametrar upptäckts, men ett överraskande faktum kvarstod. En vanlig egenskap hos icke-standard, eller "okonventionella" ordningsparametrar är att supraledaren samtidigt ska vara mycket nära mer än en av dem, och att det ska vara möjligt att ställa in från det ena till det andra genom att göra ganska små förändringar i förhållandena som temperatur, tryck eller magnetfält. Även om tiotals okonventionella supraledare har upptäckts under det senaste halvseklet, det fanns goda termodynamiska bevis för mer än en supraledande fas i endast ett eller två material.
Den senaste upptäckten av tvåfas supraledning i CeRh 2 Som 2 av medlemmar av Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids (MPI CPfS Dresden) är därför en viktig milstolpe på området.
Ett samarbete ledd av Seunghyun Khim och Christoph Geibel från Physics of Quantum Materials-avdelningen och Elena Hassinger från Physics of Unconventional Metals and Superconductors-gruppen, med input från grupperna Manuel Brando och Andy Mackenzie, har avslöjat två nyckelfakta om materialet. För det första, CeRh 2 Som 2 har ett av de högsta kritiska magnetfältet till supraledande övergångstemperaturförhållandena av någon känd supraledare.
För det andra, när fältet (när det appliceras längs en speciell riktning i förhållande till kristallaxlarna) höjs, det finns en tydlig övergång mellan två olika supraledande ordningsparametrar, leder till signaturer i olika termodynamiska egenskaper. I ett internationellt samarbete med teoretikerna Daniel Agterberg från U. Wisconsin och Philip Brydon från U. Otago, de visade vidare att detta kan förstås i termer av en speciell kombination av lokala och globala symmetrier som förekommer i CeRh 2 Som 2 men inte i något annat supraledande material som hittills upptäckts.
Resultaten, publicerad online den 26 augusti 2021 av Vetenskap tidskrift, kan förväntas generera helt nya forskningsriktningar; faktiskt har flera teoripapper från grupper runt om i världen redan dykt upp baserat på det arkiverade förtrycket som beskriver vår forskning.
