Сверхпроводимость остается важной областью исследований в физике. Обычно она возникает благодаря образованию куперовских пар электронов, но механизмы ее появления в квантовых материалах до конца не изучены.
Исследователи из Принстонского университета, Национальной лаборатории сильных магнитных полей, Пекинского технологического института и Цюрихского университета изучили сверхпроводимость в CsV₃Sb₅, материале с решеткой Кагоме. Их работа, опубликованная в Nature Physics, выявила два различных сверхпроводящих режима, связанных с транспортными и термодинамическими свойствами.
Шафаят Хоссейн, первый автор исследования, отметил, что открытие хиральной волны плотности заряда в сверхпроводниках AV₃Sb₅ (A = K, Rb, Cs) вызвало значительный интерес. Эти материалы нарушают симметрии в зарядово-упорядоченном состоянии, что предполагает нетрадиционную природу их сверхпроводимости.
Ученые измерили верхние критические поля CsV₃Sb₅ в зависимости от температуры и для двух ориентаций поля. Это означает, что измерения проводились вдоль проводящих плоскостей материала и перпендикулярно к ним, и обнаружили два режима, разделенных ступенчатым изменением этих полей. «Мы также наблюдали две аномалии в теплоемкости в зависимости от температуры, что указывает на открытие двух сверхпроводящих энергетических щелей», – говорит Луис Баликас. Наконец, теплопроводность показала конечный и постоянный вклад в зависимости от температуры до открытия второй щели. Это указывает на то, что части поверхности Ферми остаются бесщелевыми в сверхпроводящем состоянии. В конечном итоге щель открывается в этих электронных состояниях при охлаждении.
Кроме того, теплопроводность стала анизотропной при вращении магнитных полей в проводящих плоскостях, что подтверждает сложную щелевую структуру сверхпроводящего состояния CsV₃Sb₅. Эти результаты указывают на потенциально нетрадиционную природу сверхпроводимости в этом материале.
Исследователи планируют продолжить изучение сверхпроводников с многозонной природой и состояниями, нарушающими симметрию, чтобы глубже понять их квантовые свойства.
Иллюстрация двух сверхпроводящих режимов в сверхпроводнике Кагоме. а) Иллюстрация решетки Кагомэ. b) Внеплоскостное верхнее критическое поле как функция температуры T. c) Внутриплоскостное верхнее критическое поле как функция температуры T. Наблюдается структура двухкупольного типа, состоящая из двух четко выраженных температурных областей (I и II). Фото: Хоссейн и др.
Дополнительная информация: Md Shafayat Hossain et al, Unconventional gapping behaviour in a kagome superconductor, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-024-02770-z. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2411.15333
Источник: Physicists uncover two superconducting regimes in a Kagome lattice superconductor