Desde el descubrimiento hace dos décadas del superconductor topológico no convencional Sr2RuO4, los científicos han investigado exhaustivamente sus propiedades a temperaturas por debajo de su temperatura crítica de 1 ° K Tc, en la que se produce una transición de fase de un metal a un estado superconductor. Ahora se han realizado experimentosde la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign en los laboratorios Madhavan y Abbamonte, en colaboración con investigadores de seis instituciones de EE. UU., Canadá, Reino Unido y Japón, han arrojado nueva luz sobre las propiedades electrónicas de este material a temperaturas de 4 °K por encima de Tc. Los hallazgos del equipo pueden dilucidar preguntas aún no resueltas sobre las propiedades emergentes de Sr2RuO4 en el estado superconductor.
Vidya Madhavan, profesora de física y miembro del Laboratorio de Investigación de Materiales Frederick Seitz en la U. de I., dirigió el experimento. Ella explica: "Comenzamos con la suposición generalizada de que, en el estado metálico normal de Sr2RO4 por encima de su Tc, las interacciones de los electrones serían lo suficientemente débiles, por lo que el espectro de excitaciones o estados electrónicos estaría bien definido ".
Madhavan continúa: "Sin embargo, y esto es una gran sorpresa, nuestro equipo observó grandes efectos de interacción en el estado metálico normal. Los electrones en los metales tienen un momento y una energía bien definidos. En los metales simples, a bajas temperaturas, los electrones ocupan todos los estados del momento".en una región delimitada por una 'superficie de Fermi'. Aquí encontramos que la velocidad de los electrones en algunas direcciones a través de la superficie de Fermi se redujo en aproximadamente un 50 por ciento, lo que no se esperaba. Vimos efectos de interacción similares en la densidad de túnel de los estados. Esta es una reducción significativa, y fue una gran sorpresa. Pensamos que simplemente encontraríamos la forma de la superficie de Fermi, pero en cambio, obtenemos estas anomalías ".
Eduardo Fradkin, profesor de física y director del Instituto de Teoría de la Materia Condensada de la U. de I., comenta: "Las propiedades electrónicas básicas de este material se conocen desde hace algún tiempo. Los científicos estudian este material porque se suponepara ser un sistema simple para probar efectos científicos. Pero el material también ha sido una fuente de debate continuo en el campo: este es un superconductor de onda p, con emparejamiento de triplete de espín. Esto ha sugerido que el estado superconductor puede ser topológico ennaturaleza. Comprender cómo este sistema se convierte en superconductor es una cuestión abierta e intrigante ".
El avance para comprender las desconcertantes propiedades del estado superconductor del material puede residir en este estado anómalo normal no superconductor. En un estado metálico normal convencional a baja temperatura, los estados electrónicos se comportan como cuasi-partículas bien definidas, como se describesegún la teoría del líquido de Landau-Fermi. Pero los investigadores encontraron anomalías en las interacciones de las partículas a 5 ° K que en realidad caracterizan al Sr2RuO4 como un "metal fuertemente correlacionado".
En el experimento, el equipo de Madhavan pasó electrones al material usando una punta metálica electrónica, luego midió la corriente resultante usando dos técnicas altamente avanzadas y complementarias, la espectroscopía de túnel de barrido por transformada de Fourier y la espectroscopía de pérdida de energía electrónica con resolución de momento. En cuatro corridas de datos,los científicos encontraron un cambio significativo en la probabilidad de que el electrón hiciera un túnel de energía cercana a cero, en comparación con los Fermi-líquidos.
"Nos sorprendió ver tanta información rica", comparte Madhavan. "Comenzamos a hablar con Eduardo sobre la teoría y con Peter Abbamonte sobre sus experimentos. El grupo de Abbamonte, aplicando la técnica de espectroscopia de pérdida de energía electrónica de resolución de momento, también encuentrainteracciones con modos colectivos a las mismas energías ".
"La pregunta abierta ahora, encontramos algo interesante a 4 ° K por encima de la transición de fase superconductora. ¿Qué importancia tiene esto para lo que sucede por debajo de la temperatura superconductora?", Continúa Madhavan. El equipo planea profundizar en esa pregunta a continuación: "Cuando Vidya pase al estado superconductor, sabremos más ", afirma Fradkin." Estos hallazgos le permitirán adoptar un enfoque único para revelar el parámetro de orden superconductor de este material en los próximos experimentos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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