Transporte não-recrocal muito aprimorado em supercondutores de interface baseados em Ktao₃ vinculados à mistura de paridade

A supercondutividade é uma propriedade vantajosa observada em alguns materiais, o que implica a capacidade de conduzir eletricidade sem resistência abaixo de temperaturas críticas específicas. Um fenômeno particularmente fascinante observado em alguns supercondutores não convencionais é o chamado emparelhamento spin-triplet.

Em supercondutores convencionaiselétrons formam o que são conhecidos como “pares de cooper”, pares de elétrons com momento oposto e spin, um fenômeno chamado de emparelhamento de singlet spin. Em alguns supercondutores não convencionaispor outro lado, os pesquisadores observaram um estado diferente conhecido como emparelhamento de disparo de spin, que implica a formação de pares de elétrons com rotações paralelas.

Pesquisadores da Universidade Fudan, Riken Heart for Emergent Matter Science (CEMS) e outros institutos recentemente observaram um não -recrocal significativamente aprimorado transporte em uma classe de supercondutores conhecidos como ktao₃-Supercondutores de interface baseados em base, que eles propuseram poderia ser explicada pela coexistência dos estados de singlet spin e giro.

O papel deles, publicado em Cartas de revisão físicaoferece novas informações sobre a supercondutividade não convencional desses materiais e pode potencialmente informar o uso futuro desses materiais para o desenvolvimento de spoltronics e tecnologias quânticas.

“Ktao₃-Os supercondutores de interface baseados foram descoberto pela primeira vez em 2021 e rapidamente chamou a atenção porque eles mostram uma temperatura de transição supercondutora muito mais alta do que o Srtio anteriormente conhecido₃-Supercondutores de interface baseados em base, “Pan He, co-senior autor do artigo, disse ao Phys.org.

“Apesar desse interesse, até agora os estudos se concentraram nas medições de transporte linear. Percebemos que o transporte não linear ou não recíproco desses supercondutores ainda não havia sido explorado. Essa foi uma motivação essencial para nós, como o transporte não -reciprocal oferece uma lente exclusiva através do que investirá supercondutores, especialmente aqueles com símboles de inversões quebradas.

Em Ciência dos Materiaiso transporte não reciprocal implica um Resistência elétrica isso difere com base na direção em que Corrente elétrica está fluindo. Esse fenômeno foi anteriormente considerado uma ferramenta poderosa para investigar a mistura de paridade (ou seja, a coexistência de estados de singlet spin e giro).

Especificamente, a presença de certos transporte não recíproco em um materials pode indicar que os pares de singlet spin e spin-triplet estão contribuindo para sua supercondutividade. Com base nessa idéia, ele e seus colegas tentaram esclarecer mais a física subjacente de Ktao₃-Supercondutores de interface baseados em base, nos quais a supercondutividade surge na interface entre uma camada de tentalato de potássio (KTAO₃) e outros compostos.

“Experimentalmente, investigamos o transporte não recíproco, medindo a geração de segunda harmônica sob uma corrente alternada de baixa frequência”, disse Jinfeng Zhai, co-primeiro autor do artigo. “Essa técnica, geralmente chamada de medição harmônica elétrica, nos permite detectar não linearidades sutis na resposta elétrica do materials que são indicativas de transporte não recíproco”.

As medidas coletadas pelos pesquisadores de fato revelaram o transporte não reciprocal em KTAO₃-Supercondutores de interface baseados em base, sugerindo que a mistura de paridade contribuiu para sua supercondutividade. Como parte de seu estudo, ele, Zhai e seus colegas também desenvolveram um modelo teórico que explica suas observações.

“Desenvolvemos um modelo incorporando o acoplamento Rashba Spin-Orbit e a deformação hexagonal”, explicou Taekoo Oh, co-primeiro autor do artigo. “Com base nesse modelo, usamos a teoria dependente do tempo Ginzburg-Landau para calcular o comportamento esperado de transporte não recíproco”.

Notavelmente, o modelo teórico criado pelos pesquisadores foi considerado intimamente alinhado com suas observações experimentais. Isso sugere que a supercondutividade relatada em Ktao₃-Os supercondutores de interface baseados em fatos poderiam de fato surgir de pares coexistentes de singlet de spin singlet e spin-tiplet.

“Acreditamos₃-Supercondutores de interface baseados em base, que revelamos através de nossas medições de transporte não recíprocas e abordagens teóricas “, disse Naoto Nagaosa, co-senior autor do artigo.

Este estudo recente reuniu uma nova visão valiosa sobre o KTAO₃-Supercondutores de interface baseados em base e os processos que contribuem para sua supercondutividade, que podem ser explorados e validados em pesquisas futuras. A equipe da Universidade Fudan agora planeja estender sua investigação para abranger outros supercondutores de interface que foram encontrados para exibir supercondutividade a temperaturas ainda mais altas.

“Encontrar e entender esses materiais é essential para se mover em direção a aplicações do mundo actual”, acrescentou Jian Shen, co-senior autor do artigo. “Também estamos ansiosos para se aprofundar em novos fenômenos spintrônicos dentro desses interface supercondutores. Dadas as evidências de pares cooper de triplet spin-spin-polarizados, este sistema oferece uma plataforma best para combinar os campos fascinantes de supercondutividade e spintronics, potencialmente levando a funcionalidades inteiramente novas “.

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