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罗永康教授在Sr2RuO4的超导电性研究上取得重要进展

发布日期:2019-06-04    作者:     来源:     点击:

(通讯员罗永康)5月31日,《物理评论X》(物理评论X)由国家脉冲磁场科学中心的罗永康教授发表了题为“单轴应力下Sr2RuO4的常态17核磁共振研究”的论文。结果由加州大学洛杉矶分校的罗永康教授和Stuart Brown教授,洛斯阿拉莫斯国家实验室研究员Eric Bauer,美国海军研究实验室研究员,Clifford Hicks和Andy Mackenzie,Igor Mazin,德国德累斯顿经过多人合作,罗永康教授是该论文的第一作者和通讯作者。

Sr2RuO4是过去25年来众所周知的超导体。它曾被认为是非常规超导体的代表,具有奇对称性和自旋三重态配对等特征。虽然它具有与氧化铜超导体相同的晶体结构,但其超导临界温度低1-2个数量级。由于Y. Maeno在1994年发现其超导性(Tc=1.5K),理论物理学家推断其超导性可能与3He超流体相似,基于其对称性和Ru4 +电子的晶场能级。它具有奇怪的对称性和旋转三重态。实验上,早期核磁共振(NMR)和偏振中子散射揭示了超导相变之前和之后的自旋磁化率没有变化。同时,μ介子自旋(μSR)和克尔效应测量表明超导。国家有自发的时间倒置对称性破缺。结合这些实验现象,具有手性的p波超导对似乎是最可能的超导参数,即d=z(kx±iky)。

然而,也有许多实验对此提出质疑。例如,最近,Hicks等人。德国Max Planck发现,当Tc增加到3.5K时,第一性原理计算预测系统可能接近Van Hoff点(vHs),从而导致单轴应变控制。其状态密度发散增强,Tc在小应变下缓慢变化,这与应变下手性p波有序参数的行为不一致。因此,当Tc达到3.5K时,Sr2RuO4系统是否符合Van Hoff奇异点需要通过本体和局部实验来验证,并且NMR测量是满足这些条件的实验。

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图1:上图所示为单轴应变下NMR测量装置;下图所示为应变下Sr2RuO4的费米面结构,其体系态密度在趋近于范霍夫奇点时呈发散性增加。

在这项研究中,罗永康教授及其合作者对Sr2RuO4进行了17O NMR测量,发现在应变下所有O位置的Nit位移值均显着增加,这与Van Hoff点的特征一致。虽然本研究是在正常状态下进行的,但研究Sr2RuO4的超导性具有指导意义:一方面,从状态密度的角度来看,Tc受自旋单线态配对下的态密度影响较大;由于Van Hoff点也增加Stoner因子,系统接近铁磁不稳定性,这增强了自旋三态的配对强度。该研究实验证实了Sr2RuO4中的Van Hoff点,但为了进一步揭示该材料在应变下的超导配对,还需要在较低温度下进行更直接的测量,即低于Tc(参见下面的进一步工作)。 arXiv: 1904.00047)。

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图2:应变下17O核磁共振的核磁共振图谱。图中所示为17O的-1/2↔1/2核激发跃迁峰,左边为B//b, 右图边B//c。

罗永康教授是2018年我校全国脉冲强磁场科学中心新引进的优秀青年人才。主要从事凝聚态物理(实验)研究,强相关电子系统,非常规超导,拓扑材料,量子相变和量子。在关键点领域取得了一系列重要成果,在Nature Materials,PNAS,PRL等高级期刊上发表论文60余篇。

链接到该文件:https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.9.021044