Supertripes - Superstripes
Superstripes é um nome genérico para uma fase com simetria espacial quebrada que favorece o início da ordem quântica supercondutora ou superfluida . Este cenário surgiu na década de 1990, quando heteroestruturas metálicas não homogêneas no limite atômico com uma simetria espacial quebrada foram encontradas para favorecer a supercondutividade. Antes, esperava-se que uma simetria espacial quebrada competisse e suprimisse a ordem supercondutora. O mecanismo de acionamento para a amplificação da temperatura crítica de supercondutividade em matéria de supertripes foi proposto como sendo a ressonância de forma nos parâmetros de gap de energia ∆n, que é um tipo de ressonância de Fano para condensados coexistentes.
As supertripes mostram supercondutividade multigap perto de uma transição de Lifshitz 2,5, onde a renormalização do potencial químico na transição metal-supercondutor não é desprezível e a solução autoconsistente da equação de lacunas é necessária. O cenário da rede supertripes é feito de poças de matéria supercondutora multigap formando uma rede supercondutora onde diferentes lacunas não são apenas diferentes em diferentes porções do espaço k, mas também em diferentes porções do espaço real com uma distribuição livre de escala complexa de junções Josephson .
História
O termo supertripes foi introduzido em 2000 na conferência internacional sobre "Stripes and High T c Superconductivity" realizada em Roma para descrever a fase particular da matéria onde uma simetria quebrada aparece em uma transição de uma fase com maior dimensionalidade N (3D ou 2D) para uma fase com menor dimensionalidade N-1 (2D ou 1D) favorece a fase supercondutora ou superfluida e pode aumentar a temperatura de transição normal para supercondutora com o possível surgimento de supercondutividade de alta temperatura . O termo cenário supertripes foi introduzido para fazer a principal diferença com o cenário de listras, onde a transição de fase de uma fase com maior dimensionalidade N (como um gás de elétrons 2D) para a fase com simetria quebrada e menor dimensionalidade (como um fluido quase 1D listrado) compete e suprime a temperatura de transição para a fase superfluida e favorece o ordenamento magnético listrado modulado. Na fase de simetria quebrada de supertripes, a modulação estrutural coexiste e favorece a supercondutividade de alta temperatura.
Supercondutividade de alta temperatura em heteroestruturas no limite atômico
A previsão das temperaturas de transição da supercondutividade de alta temperatura é corretamente considerada um dos problemas mais difíceis da física teórica. O problema permaneceu indescritível por muitos anos, uma vez que esses materiais geralmente têm uma estrutura muito complexa, tornando a modelagem teórica inútil para um sistema homogêneo. Os avanços na investigação experimental sobre as flutuações da rede local levaram a comunidade à conclusão de que é um problema de física quântica em matéria complexa. Um paradigma crescente para a supercondutividade de alta temperatura em supertripes é que um termo-chave é o efeito de interferência quântica entre canais de emparelhamento, ou seja, uma ressonância no termo de transferência de par semelhante a uma troca e a Josephson entre diferentes condensados. A interação da configuração quântica entre diferentes canais de emparelhamento é um caso particular de ressonância de forma pertencente ao grupo de ressonâncias de Fano Feshbach em física atômica e nuclear. A temperatura crítica mostra uma supressão, devido a uma antirressonância de Fano, quando o potencial químico é sintonizado em uma borda da banda onde um novo ponto de superfície de Fermi aparece, isto é, uma "transição topológica eletrônica" (ETT) ou transição de 2,5 Lifshitz ou, um metal transição topológica para metal. A amplificação T c é ligada quando o potencial químico é sintonizado acima da borda da banda em uma região de energia longe da borda da banda da ordem de 1 ou 2 vezes o corte de energia da interação de emparelhamento. OT c é ainda mais amplificado na ressonância da forma se, nesta faixa, a superfície de Fermi do ponto de superfície fermi que aparece muda sua dimensionalidade (por exemplo, a transição de Lifshitz para abrir um pescoço em uma superfície de Fermi tubular). O ajuste do potencial químico na ressonância de forma pode ser obtido alterando: a densidade de carga e / ou os parâmetros estruturais da superrede e / ou a deformação inadequada da superrede e / ou o distúrbio. Evidências diretas para ressonâncias de forma em matéria de supertripes são fornecidas pela variação anômala do efeito do isótopo na temperatura crítica pelo ajuste do potencial químico.
Materiais
Era sabido que os supercondutores de cuprato de alta temperatura têm uma estrutura de rede complexa. Em 1993, foi proposto que esses materiais pertencem a uma classe particular de materiais denominados heteroestruturas no limite atômico feito de uma superrede de camadas atômicas supercondutoras intercaladas por um material diferente com a função de espaçador.
Todos os novos materiais supercondutores de alta temperatura descobertos nos anos 2001-2013 são heteroestruturas no limite atômico feitas das camadas atômicas ativas: camada de boro em diboretos, grafeno em grafite intercalada, monocamadas atômicas de CoO 2 bbc em cobaltatos, monocamadas de fluorita atômica FeAs em pnictides, monocamadas de fluorita atômica FeSe em selenetos.
Nestes materiais, o efeito conjunto de (a) aumentar a tensão desajustada da rede para um valor crítico e (b) ajustar o potencial químico perto de uma transição de Lifshitz na presença de interações elétron-elétron induz uma instabilidade da rede com a formação da rede de supercondutores poças listradas em um fundo isolante ou metálico.
Este cenário complexo foi chamado de "cenário supertripes", onde as camadas atômicas 2D mostram não homogeneidades de rede funcional: "poças onduladas" de distorção de rede local foram observadas em La 2 CuO 4 + y em Bi222; poças listradas de dopantes ordenados nas camadas espaçadoras foram vistas em La 2 CuO 4 superoxigenado e em YBaCuO. A rede de poças listradas supercondutoras foi encontrada também em pnictides MFeAs e recentemente em selenídeos KFeSe
A auto-organização de defeitos de rede pode ser controlada pela engenharia de deformação . e efeitos fotoinduzidos.
Supertripes em condensados de Bose Einstein
Supertripes (também chamada de fase de faixa) também podem se formar em condensados de Bose Einstein (BEC) com acoplamento de órbita Spin . O acoplamento de spin-órbita é obtido selecionando 2 estados de spin da variedade de estados hiperfinos para acoplar com um processo de dois fótons. Para acoplamento fraco, o hamiltoniano resultante tem um espectro com um estado fundamental degenerado duplo na primeira banda. Nesse regime, a relação de dispersão de uma única partícula pode hospedar um BEC em cada mínimo. O resultado é que o BEC tem 2 componentes de momento que podem interferir no espaço real. O padrão de interferência aparecerá como franjas na densidade do BEC. A periodicidade das franjas é resultado do comprimento de onda do feixe de acoplamento Raman modificado pela força de acoplamento e pelas interações dentro do BEC. O acoplamento da órbita de rotação quebra a simetria do medidor do sistema e a simetria de reversão do tempo. A formação das listras quebra uma simetria translacional contínua.
Esforços recentes tentaram observar a fase de faixa em um Rubidium-87 BEC, no entanto, as faixas eram muito pequenas e com contraste muito baixo para serem detectadas.
Em 2017, dois grupos de pesquisa da ETH Zurich e do MIT relataram a primeira criação de um supersólido com gases quânticos ultracold. O grupo MIT expôs um condensado de Bose-Einstein em um potencial de poço duplo a feixes de luz que criaram um acoplamento spin-órbita eficaz. A interferência entre os átomos nos dois locais da rede acoplada spin-órbita deu origem a uma modulação de densidade que estabelece uma fase de faixa com propriedades supersólidas.