13. Juli 2016 Supraleiter sind bemerkenswerte Materialien, die alle elektrischen Widerstände verlieren, wenn sie unter ihrer kritischen Temperatur abgekühlt werden. Darüber hinaus wirken alle Elektronen im Einklang im Rahmen eines supraleitenden Materials, das man „Quantenkohärenz“ nennt. Dies führt zu vielen besonderen Eigenschaften, die nicht durch gewöhnliche Materie wie sogenannte „Quanten-Levitation“, angezeigt werden. Es gibt viele Anwendungen von Supraleitern, von denen vielleicht die bekanntesten die Magnetresonanz-Imaging (MRI)-Maschinen sind, diein allen großen Krankenhäusern gefunden werden. Weitere futuristische Anwendungen, die sich derzeit im fortgeschrittenen Entwicklungsstadium befinden, beinhalten schwebende Züge mit einer Geschwindigkeit von über 600 km / h und ultraschnellen Supercomputern. Phasenübergänge in der Physik der kondensierten Materie entsprechen im Allgemeinen dem Brechen von Symmetrien im System. In den Supraleitern ist die Messsymmetrie gebrochenund die Elektronen paaren sich zusammen, um Cooper-Paare zu bilden. Bei unkonventionellen Supraleitern, wie z.B. bei den Cuprat-Hochtemperatur-Supraleitern und schweren Fermion-Supraleitern, werden häufig zusätzliche Symmetrien unterhalb der Übergangstemperatur unterbrochen. In der Regel bilden sich die Cooper-Paare in einem Singulett-Zustand, wo die Elektronen entgegengesetzte Spins haben, so dass die Cooper-Paare insgesamt null drehen. Es ist auch möglich, jedoch viel seltener für Cooper Paare, in einem Triplettzustand parallele Spins zu bilden. Aufgrund des Pauli-Ausschlussprinzips, das erfordert, dass die Paarungswellenfunktion beim Austauschen der Elektronen antisymmetrisch ist, weist der Singulettzustand sogar eine Parität und der Triplettzustand eine ungerade Parität auf. Um dieses Rätsel zu lösen, haben Wissenschaftler der Zhejiang-Universität, der Universität Kent, der Universität Bristol und der MPI-CPfS unter der Leitung von Prof. YUAN Huiqiu (Zhejiang-Universität) systematisch die Auftragsparameter der beiden Verbindungen unter Verwendung verschiedener experimenteller Technikenuntersucht,wie Messung der Penetration, Tiefe, spezifische Wärme- und Transporteigenschaften bei Temperaturen bis zu 50mK. Sie fanden heraus, dass LaNiC2 und LaNiGa2 einen starken Beweis für die Zwei-Lücken-Supraleitung liefern. Diese wichtigen Erkenntnisse erlaubten ihnen, ein neues theoretisches Szenario vorzuschlagen, das den nicht-einheitlichen Triplettzustand mit einer vollständig offenen Lücke in Einklang bringt. In ihrem Modell (siehe Abbildung) bilden sich die Cooper-Paare in einem nicht-einheitlichen Triplettzustand zwischen Elektronen desselben Spins, aber auf verschiedenen Orbitalen. Anstelle der Cooper-Paare, die einen Zustand mit ungerader Parität bilden, wie es typischerweise für die Triplet-Paarung erwartet wird, hat der Zustand sogar eine Parität, aber das Pauli-Ausschlussprinzip wird dadurch erfüllt, dass die Wellenfunktion beim Austauschen von Elektronen zwischen verschiedenen Orbitalen antisymmetrisch ist. Sie zeigten, dass dieses Modell zum Vorhandensein von zwei vollständig geöffneten Lücken führen kann. Im Gegensatz aber zu der üblichen Zwei-Spalt-Supraleitung, entspricht in diesem Fall die eine Lücke Cooper-Paaren mit Spin-up-Elektronen, dieandere mitSpin-down-Elektronen. Diese wichtigen Ergebnisse wurden in Physical Review Letters vom 7. Juli 2016 veröffentlicht, wobei der Artikelvom Redakteur vorgeschlagen wurde. Nach der Beschreibung des Redakteurs hat ein hervorgehobener Brief eine zusätzliche Bedeutung, denn nur etwa eine Letterunter sechs wird aufgrund ihrer besonderen Bedeutung, ihrer Innovation und seiner breiten Anziehungskraft als Vorschlag hervorgehoben. Die frühere Arbeit über die Lückenstruktur von LaNiC2 wurde in New J. Phys.15 053005 (2013) veröffentlicht. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass LaNiC2 und LaNiGa2 eine Klasse von neuartigen Supraleitern darstellen und weitere Untersuchungen anregen werden. Darüber hinaus kann die Identifizierung eines solchen neuartigen supraleitenden Zustands die Entdeckung und Charakterisierung neuer unkonventioneller Supraleiter unterstützen. Die volle Energielücke in diesen Materialien kann sie in Anwendungen verwendbar machen, während die Cooper-Paare anderer unkonventioneller Supraleiter empfindlicher sind, wie zum Beispiel wenn die Atome im Material ungeordnet sind. Darüber hinaus kann die Kombination von Quantenkohärenz und Magnetismus in demselben System neue Möglichkeiten in Bereichen wie der Informationsverarbeitung bieten. Diese Arbeit wurde finanziell durch die National Natural Science Foundation of China, the Science Challenge Program of China, das National Basic Research Program of China und der Max-Planck-Partner-Gruppeunterstützt. Links zu Artikeln: 1Z. F. Weng, J. L. Zhang, M. Smidman, T. Shang, J. Quintanilla, J. F. Annett, M. Nicklas, G. M. Pang, L. Jiao, W. B. Jiang, Y. Chen, F. Steglich and H. Q. Yuan, Two-gap superconductivity in LaNiGa2 with nonunitary triplet pairing and even parity gap symmetry, Phys. Rev. Lett., 117, 027001 (2016). (Editors' Suggestion).DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.117.027001 J. Chen, L. Jiao, J. L. Zhang, Y. Chen, L. Yang, M. Nicklas, F. Steglich and H. Q. Yuan, Evidence for two-gap superconductivity in the non-centrosymmetric compound LaNiC2, New J. Phys. 15, 053005 (2013).DOI: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/15/5/053005
