a) Odkrycie nadprzewodnictwa indukowanego polem

Nr wniosku: 157247, nr raportu: 7638. Kierownik (z rap.): prof. dr hab. Vinh Hung Tran
a) Odkrycie nadprzewodnictwa indukowanego polem magnetycznym w ferromagnetycznym,
ciężkofermionowym nadprzewodniku Eu(Fe0.81Co0.19)2As2. Jednym z celów projektu było zbadanie
współistnienia nadprzewodnictwa i stanów kooperatywnych.
Jako związek rokujący ciekawe
zachowanie wybrano Eu(Fe0.81Co0.19)2As2, który krystalizuje w tetragonalnej strukturze ThCr2Si2 (grupa
przestrzenna I4/mmm), i wykazuje wielokrotne przejścia fazowe; począwszy od dystorsji strukturalnej
(SD) i fali gęstości spinowowych (SDW) przy temperaturze TSD/SDW = 80K, przez ukośną
antyferromagnetyczną strukturę w TN = 16,5±0,5K, aż po stan nadprzewodzący w Tc = 5,2±0,05K w
zerowym polu magnetycznym.
Prowadzone badania w tym projekcie koncentrują się na pomiarach
właściwości fizycznych próbek monokrystalicznych. Wykazano, że Eu(Fe0.81Co0.19)2As2 z wyraźnie
zwiększoną masą efektywną m* ~ 80 me , z małą ruchliwością µH = 35 m2/Vs i dużą głębokością wnikania
λ = 350nm jest magnetycznym nadprzewodnikiem ciężkofermionowym. Najbardziej znaczącym wynikiem
badań było odkrycie indukowanego nadprzewodnictwa polem magnetycznym (co stanowi czwarty znany dotąd
przypadek
w
literaturze
naukowej,
po
URhGe,
EuxSn1−xMo6S8,
λ-
[bis(ethylenedithio)tetraselenafulvalene]2FeCl4). Stwierdzono, iż stosowanie pola magnetycznego H
równoległego do płaszczyzny ab kryształu Eu(Fe0.81Co0.19)2As2 będącego w stanie ferromagnetycznym,
podnosi temperaturę krytyczną do 6,65±0,05K przy indukcji 0,4T, (tj. aż o 27% ) oraz pole krytyczne µoHc2
do 6.5 T w porównaniu z µoHc2 = 2.7 T w konfiguracji H//c. Zjawisko to zostało wytłumaczone osłabieniem
orbitalnego efektu rozrywania par elektronowych, spowodowanym tłumieniem ferromagnetycznej
składowej momentów Eu2+ wzdłuż osi c. Wyraźna różnica pomiędzy symetrią parowania
charakterystyczną dla nadprzewodników typu BCS oraz niekonwencjonalnych nadprzewodników
trypletowych przejawia się ich odmienną reakcją na zewnętrzne pole magnetyczne. Polowe zachowanie
Eu(Fe0.81Co0.19)2As2 wskazuje, iż nadprzewodnictwo w tym związku jest prawdopodobnie trypletowe, dla którego
następuje parowanie elektronów Fe2+ ze spinami leżącymi na płaszczyźnie ab. Spodziewa się, że
wykorzystanie zjawiska indukowanego nadprzewodnictwa polem magnetycznym może otworzyć nowe
możliwości aplikacyjne.
b) Krytyczność kwantowa w układzie URu1-xPdxGe. Przedmiotem badań w projekcie były układy,
będące perspektywiczne z punktu widzenia możliwości wystąpienia kwantowych punktów krytycznych.
Roztwory stałe URu1-xPdxGe, utworzone pomiędzy niemagnetycznym URuGe i ferromagnetycznym
UPdGe, wykazujące przesłanki krytyczności kwantowej, zostały zatem zbadane w tym projekcie.
Stwierdzono, że podstawienie atomu Ru atomem Pd powodowało zwiększenie korelacji magnetycznej
między momentami uranu, co prowadzi do wystąpienia różnych stanów podstawowych, wśród których
są stan cieczy nielandauowskiej fermionów dla x ~ 0.3, niespodziewanie uporządkowanie antyferromagnetyczne dla
0.35 < x ≤ 8 i skomplikowany stan magnetyczny z dwoma przejściami magnetycznymi. Ewolucja stanów
magnetycznych w URu1-xPdxGe została dyskutowana ewolucję z punktu widzenia zmiany lokalizacji
elektronów 5f, jak również z uwagi na konkurencję między efektem Kondo i oddziaływaniem RKKY. Dla
składów na linii niemagnetyczno-magnetycznej, znaleziono temperaturowe zależności podatności
magnetycznej, χ(T) ∝ T-0.48, ciepła elektronowego Cel ∝ -T1/2, oporu elektrycznego ρ∝ T3/2 oraz
koncentracyjną zależność temperatury Néela TN ∝ (x – 0.32)2/3 dla x < 0.45. Zgodnie z obowiązującymi
modelami teoretycznymi, potęgowy charakter tych zależności został interpretowany fluktuacjami spinowymi w
pobliżu antyferromagnetycznego kwantowego punktu krytycznego. Związki o stężeniach Pd x ~ 0.3 stanowią
obiecujący kandydat do dalszych badań krytyczności kwantowej.