Chirale supergeleiders zijn onconventionele supergeleidende materialen met onderscheidende topologische eigenschappen, waarin de tijdomkeringssymmetrie wordt verbroken. Twee van de eerste materialen die worden geïdentificeerd als chirale supergeleiders zijn UPt ₃ en Sr ₂ RuO ₄ . Tot dusver, experimenteel bewijs voor gebroken tijdomkeringssymmetrie in beide materialen was voornamelijk gebaseerd op oppervlaktemetingen verzameld bij een magnetisch veld gelijk aan nul.

Onderzoekers van de Universiteit van Notre Dame en de Northwestern University, echter, onlangs begonnen om nieuw bewijs te verzamelen voor de chirale supergeleiding van het materiaal UPt ₃ , verder gaan dan oppervlaktemetingen bij omstandigheden met een magnetisch veld nul. hun papier, gepubliceerd in Natuurfysica , bevat de resultaten van echt bulkmetingen van UPt ₃ met een aangelegd magnetisch veld, die direct bewijs leveren van gebroken tijdomkeringssymmetrie in het materiaal.

"De metingen die we hebben verzameld, zijn het resultaat van een tienjarige samenwerking tussen William Halperin van de Northwestern University en mijzelf, gedreven door eerdere (William Gannon) en huidige (Keenan Avers) afgestudeerde studenten, "Morten Eskildsen, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde Natuurfysica . "Ze komen vooral op het juiste moment, aangezien recente thermische geleidbaarheid en 17O Knight-verschuivingsmetingen de eerdere bepaling van oneven pariteitsparen in Sr in twijfel trekken. ₂ RuO ₄ ."

vergeleken met Sri ₂ RuO ₄ , oneven pariteit F -wave pairing is goed ingeburgerd in UPt ₃ . Terwijl in UPt ₃ wordt voorspeld dat de B-fase een chirale grondtoestand is, het bewijs voor BTRS is gekomen, Zoals hierboven vermeld, van oppervlaktesondemetingen met nul toegepast magnetisch veld.

In hun experimenten, Eskildsen en zijn collega's verzamelden bulkmetingen van UPt ₃ met behulp van kleine hoek neutronenverstrooiing (SANS), een techniek die de karakterisering van materiaalstructuren op mesoscopische schaal mogelijk maakt. Het specifieke meetprotocol dat ze gebruikten, waarbij een vergelijking wordt gemaakt tussen veldreductie- en veldomkeringsmetingen, werd bedacht door James Sauls aan de Northwestern University, die co-auteur van het artikel was.

Wervels die in supergeleidende materialen worden geïntroduceerd door een magnetisch veld aan te leggen, kunnen dienen als gevoelige sondes van de supergeleidende toestand in het gastheermateriaal. In hun studie hebben Eskildsen en zijn collega's gebruikten wervels om de supergeleidende toestand in ultraschone UPt . te onderzoeken ₃ Kristallen, specifiek door SANS-studies van het vortexrooster van het materiaal toe te passen.

"Vortices maken metingen mogelijk als een functie van magnetische veldsterkte en supergeleidende eigenschappen van de sondemassa, in tegenstelling tot oppervlakte-eigenschappen, " Zei Eskildsen. "Onze metingen werden verzameld in twee van de belangrijkste faciliteiten voor neutronenverstrooiing:Oak Ridge National Laboratory in Tennessee (VS) en Institut Laue Langevin in Grenoble (Frankrijk). "De metingen zijn mogelijk gemaakt door een langdurige inspanning van de Northwestern University om eenkristallen van UPt . te produceren ₃ met een ongekend hoge kwaliteit."

De recente studie van Eskildsen en zijn collega's biedt het eerste directe bewijs van BTRS in het materiaal UPt ₃ op basis van bulkmetingen, uiteindelijk demonstreert een interne vrijheidsgraad in zijn supergeleiding (d.w.z. het vermogen om verschillende vortexroostersplitsingen te verkrijgen, afhankelijk van de veldgeschiedenis). Naast het bevestigen van de BTRS van UPt ₃ , deze bevindingen zouden andere onderzoeksteams kunnen aanmoedigen om vergelijkbare meettechnieken te gebruiken om andere onconventionele supergeleiders te bestuderen.

"We hebben momenteel geen verdere plannen voor dit materiaal, maar het soort meetprotocollen zou kunnen worden gebruikt in kleine-hoek neutronenverstrooiingsstudies van andere supergeleiders die de tijdomkeringssymmetrie zouden kunnen doorbreken, ' zei Eskildsen.

© 2020 Wetenschap X Netwerk