El rutenato de estroncio (SRO) es un óxido de estroncio y rutenio con la fórmula química Sr 2 RuO 4 . Fue el primer superconductor de perovskita reportado que no contenía cobre . [1] [2] El rutenato de estroncio es estructuralmente muy similar a los superconductores de cuprato de alta temperatura , [3] y, en particular, es casi idéntico al superconductor dopado con lantano (La, Sr) 2 CuO 4 . [4] Sin embargo, elLa temperatura de transición para la transición de la fase superconductora es de 0,93 K (aproximadamente 1,5 K para la mejor muestra), que es mucho más baja que el valor correspondiente para los cupratos. [1]
La celda unitaria de la estructura de perovskita en capas del rutenato de estroncio. Los iones de rutenio son rojos, los iones de estroncio son azules y los iones de oxígeno son verdes. | |
Identificadores | |
---|---|
Modelo 3D ( JSmol ) | |
| |
| |
Propiedades | |
Sr 2 RuO 4 | |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
Referencias de Infobox | |
Los cristales de rutenato de estroncio de alta calidad se sintetizan utilizando un método de zona flotante en una atmósfera controlada con rutenio como fundente. La estructura de la perovskita se puede deducir basándose en mediciones de difracción de rayos X en polvo . El rutenato de estroncio se comporta como un líquido Fermi convencional a temperaturas inferiores a 25 K. [2]
Superconductividad
La superconductividad en SRO fue observada por primera vez por Yoshiteru Maeno y su grupo en 1994 cuando buscaban superconductores de alta temperatura con estructuras similares a los cupratos. A diferencia de los cupratos, SRO muestra superconductividad incluso en ausencia de dopaje . [3] Se ha demostrado que el parámetro de orden superconductor en SRO exhibe firmas de ruptura de simetría de inversión en el tiempo , [5] y, por lo tanto, puede clasificarse como un superconductor no convencional .
Se cree que Sr 2 RuO 4 es un sistema bastante bidimensional, con superconductividad que ocurre principalmente en el plano Ru-O. La estructura electrónica de Sr 2 RuO 4 se caracteriza por tres bandas derivadas de los orbitales Ru t 2g 4d, a saber, bandas α, β y γ, de las cuales la primera es similar a un agujero mientras que las otras dos son similares a un electrón. Entre ellos, la banda γ surge principalmente del orbital d xy , mientras que las bandas α y β surgen de la hibridación de los orbitales d xz e yz . Debido a la bidimensionalidad de Sr 2 RuO 4 , su superficie Fermi consta de tres láminas casi bidimensionales con poca dispersión a lo largo del eje c cristalino y que el compuesto es casi magnético. [6]
Las primeras propuestas han sugerido que la superconductividad es dominante en la banda γ. En particular, el parámetro de orden de onda p quiral candidato en el espacio de impulso exhibe un devanado de fase de dependencia k que es característico de la ruptura de la simetría de inversión del tiempo. Se espera que este peculiar orden superconductor de banda única dé lugar a una supercorriente espontánea apreciable en el borde de la muestra. Tal efecto está estrechamente asociado con la topología del hamiltoniano que describe Sr 2 RuO 4 en el estado superconductor, que se caracteriza por un número de Chern distinto de cero . Sin embargo, las sondas de exploración hasta ahora no han podido detectar los campos de ruptura de simetría de inversión de tiempo esperados generados por la supercorriente, en órdenes de magnitud. [7] Esto ha llevado a algunos a especular que la superconductividad surge predominantemente de las bandas α y β. [8] Tal superconductor de dos bandas, aunque tiene un devanado de fase de dependencia k en sus parámetros de orden en las dos bandas relevantes, es topológicamente trivial con las dos bandas con números de Chern opuestos. Por lo tanto, posiblemente podría dar una supercorriente muy reducida, si no completamente cancelada, en el borde. Sin embargo, más tarde se descubrió que este razonamiento ingenuo no era del todo correcto: la magnitud de la corriente de borde no está directamente relacionada con la propiedad topológica del estado quiral. [9] En particular, aunque se espera que la topología no trivial dé lugar a estados de borde quirales protegidos, debido a que la simetría U (1) rompe la corriente de borde no es una cantidad protegida. De hecho, se ha demostrado que la corriente de borde se desvanece de manera idéntica para cualquier estado de emparejamiento quiral de momento angular más alto que presenta números de Chern aún más grandes, como la onda quiral d, f, etc. [10] [11]
La T c parece aumentar bajo compresión uniaxial. [12]
Referencias
- ^ a b Maeno, Yoshiteru; H. Hashimoto; et al. (1994). "Superconductividad en una capa de perovskita sin cobre". Naturaleza . 372 (6506): 532–534. Código Bibliográfico : 1994Natur.372..532M . doi : 10.1038 / 372532a0 . S2CID 4303356 .
- ^ a b Yanoff, Brian (2000). Dependencia de la temperatura de la profundidad de penetración en el superconductor no convencional Sr2RuO4 (PDF) . Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.
- ^ a b Wooten, Rachel. "Rutenato de estroncio" . Universidad de Tennessee-Knoxville . Consultado el 16 de abril de 2012 .
- ^ Maeno, Yoshiteru; Maurice Rice; Manfred Sigrist (2001). "La intrigante superconductividad del rutenato de estroncio" (PDF) . Física hoy . 54 (1): 42. Bibcode : 2001PhT .... 54a..42M . doi : 10.1063 / 1.1349611 . Consultado el 16 de abril de 2012 .
- ^ Kapitulnik, Aharon; Jing Xia; Elizabeth Schemm Alexander Palevski (mayo de 2009). "Efecto Polar Kerr como sonda para la ruptura de simetría de inversión de tiempo en superconductores no convencionales". Nueva Revista de Física . 11 (5): 055060. arXiv : 0906.2845 . Código Bibliográfico : 2009NJPh ... 11e5060K . doi : 10.1088 / 1367-2630 / 11/5/055060 . S2CID 43924082 .
- ^ Mazin, II; Singh, David J. (28 de julio de 1997). "Superconductividad inducida por fluctuación de giro ferromagnético en Sr 2 RuO 4 ". Cartas de revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 79 (4): 733–736. arXiv : cond-mat / 9703068 . Código Bibliográfico : 1997PhRvL..79..733M . doi : 10.1103 / physrevlett.79.733 . ISSN 0031-9007 . S2CID 119434737 .
- ^ Hicks, Clifford W .; et al. (2010). "Límites en la magnetización relacionada con la superconductividad en Sr2RuO4 y PrOs4Sb12 de microscopía SQUID de barrido". Physical Review B . 81 (21): 214501. arXiv : 1003.2189 . Código Bibliográfico : 2010PhRvB..81u4501H . doi : 10.1103 / PhysRevB.81.214501 . S2CID 26608198 .
- ^ Raghu, S .; Marini, Aharon; Pankratov, Steve; Rubio, Ángel (2010). "Superconductividad cuasi unidimensional oculta en Sr2RuO4" . Cartas de revisión física . 105 (13): 136401. arXiv : 1003.3927 . Código Bibliográfico : 2010PhRvL.105b6401B . doi : 10.1103 / PhysRevLett.105.026401 . PMID 20867720 . S2CID 26117260 .
- ^ Huang, Wen; Lederer, Samuel; Taylor, Edward; Kallin, Catherine (12 de marzo de 2015). "Naturaleza no topológica de la corriente de borde en un superconductor de onda quiralp" . Physical Review B . 91 (9): 094507. arXiv : 1412.4592 . Código bibliográfico : 2015PhRvB..91i4507H . doi : 10.1103 / physrevb.91.094507 . ISSN 1098-0121 .
- ^ Huang, Wen; Taylor, Edward; Kallin, Catherine (19 de diciembre de 2014). "Corrientes de borde de fuga en superconductores quirales topológicos sin onda p". Physical Review B . 90 (22): 224519. arXiv : 1410.0377 . Código bibliográfico : 2014PhRvB..90v4519H . doi : 10.1103 / physrevb.90.224519 . ISSN 1098-0121 . S2CID 118773764 .
- ^ Tada, Yasuhiro; Nie, Wenxing; Oshikawa, Masaki (13 de mayo de 2015). "Momento angular orbital y flujo espectral en superfluidos quirales bidimensionales". Cartas de revisión física . 114 (19): 195301. arXiv : 1409.7459 . Código Bibliográfico : 2015PhRvL.114s5301T . doi : 10.1103 / physrevlett.114.195301 . ISSN 0031-9007 . PMID 26024177 . S2CID 3152887 .
- ^ Steppke, Alexander; Zhao, Lishan; Barber, Mark E .; Scaffidi, Thomas; Jerzembeck, Fabián; Rosner, Helge; Gibbs, Alexandra S .; Maeno, Yoshiteru; Simon, Steven H .; Mackenzie, Andrew P .; Hicks, Clifford W. (12 de enero de 2017). "Fuerte pico en T c de Sr 2 RuO 4 bajo presión uniaxial" (PDF) . Ciencia . Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS). 355 (6321): eaaf9398. doi : 10.1126 / science.aaf9398 . hdl : 10023/10113 . ISSN 0036-8075 . PMID 28082534 . S2CID 8197509 .
Lectura extra
- Armitage, N. Peter (9 de diciembre de 2019). "El misterio de la superconductividad cumple 25 años" . Naturaleza . 576 (7787): 386–387. doi : 10.1038 / d41586-019-03734-7 . PMID 31844256 .