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 ルテニウム酸ストロンチウムの層状ペロブスカイト構造の単位格子。ルテニウムイオンは赤、ストロンチウムイオンは青、酸素イオンは緑です。
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| プロパティ | |
| ストロンチウム2ルテニウム4 | |
| 構造[1] | |
| K 2 NiF 4構造（体心正方晶） | |
a = 387 pm、c = 1274 pm
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特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
インフォボックス参照
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ルテニウム酸ストロンチウムは、ルテニウム酸ストロンチウムとも呼ばれ、化学式Sr 2 RuO 4のストロンチウムとルテニウムの酸化物です。これは、銅を含まない最初の報告されたペロブスカイト超伝導体でした。ルテニウム酸ストロンチウムは構造的に高温銅酸化物超伝導体と非常に似ており、特にランタンドープ超伝導体（La、Sr）2 CuO 4とほぼ同じです。ただし、超伝導相転移の遷移温度は0.93 K（最良のサンプルでは約1.5 K）であり、銅酸化物の対応する値よりもはるかに低いです。[2]
超伝導
SROの超伝導は、前野芳輝らによって初めて観測されました。銅酸化物超伝導体とは異なり、SROはドーピングなしでも超伝導を示します。[2] SROの超伝導秩序パラメータは、時間反転対称性の破れの兆候を示しており、[3]そのため、非従来型超伝導体 として分類できます。
Sr 2 RuO 4は、かなり二次元的なシステムであると考えられており、超伝導は主に Ru-O 面で発生します。Sr 2 RuO 4の電子構造は、Ru t 2g 4d 軌道に由来する 3 つのバンド、つまり α、β、γ バンドによって特徴付けられます。最初のバンドは正孔状で、他の 2 つは電子状です。これらのうち、γ バンドは主に d xy軌道から発生し、α バンドと β バンドは d xz軌道と d yz軌道の混成から発生します。Sr 2 RuO 4は二次元であるため、フェルミ面は結晶 c 軸に沿ってほとんど分散しない 3 つのほぼ二次元シートで構成され、化合物はほぼ磁性を示します。[4]
初期の提案では、超伝導はγバンドで支配的であると示唆されていた。特に、運動量空間における候補カイラルp波秩序パラメータは、時間反転対称性の破れの特徴であるk依存性位相巻き付きを示す。この特異な単一バンド超伝導秩序は、サンプルの端でかなりの自発的超伝導電流を生じると予想される。このような効果は、非ゼロのチャーン数で特徴付けられる超伝導状態のSr 2 RuO 4 を記述するハミルトニアンのトポロジーと密接に関連している。しかし、走査プローブはこれまでのところ、超伝導電流によって生成される予想される時間反転対称性の破れの場を検出できず、桁違いに検出できていない。[5]このことから、超伝導は主にαバンドとβバンドから生じるのではないかと推測する人もいる。[6]このような2バンド超伝導体は、2つの関連バンドの秩序パラメータにk依存性位相巻き線を持つものの、2つのバンドが反対のチャーン数を持つため、位相的には自明である。したがって、エッジで超電流が完全にキャンセルされないとしても、大幅に減少する可能性があります。しかし、この素朴な推論は後に完全に正しいわけではないことが判明しました。エッジ電流の大きさは、カイラル状態の位相特性に直接関係していません。[7]特に、非自明なトポロジーは保護されたカイラルエッジ状態を生み出すと予想されますが、U(1)対称性の破れにより、エッジ電流は保護された量ではありません。実際、カイラルd波、f波など、さらに大きなチャーン数を持つ、より高い角運動量のカイラルペアリング状態では、エッジ電流が同じように消えることが示されている。[8] [9]
T c は一軸圧縮下で増加するようであり[10]、これによりd xy軌道のファン・ホーヴェ特異点がフェルミ準位を越えて押し出される。[11]
銅酸化物や従来の超伝導体と同様にp波一重項状態が存在するという証拠が報告されており、より非従来的なp波三重項状態が存在すると推測されている。[12] [13]また、ルテニウム酸ストロンチウムの超伝導はフルデ・フェレル・ラーキン・オブチンニコフ相によるものである可能性も示唆されている。[14] [15]
ルテニウム酸ストロンチウムは25K以下の温度では従来のフェルミ液体として挙動する。[16]
2023年、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究チームは、 Sr 2 RuO 4におけるパインズの悪魔励起の67年前の予測を確認した。[17]
参照
参考文献
- ^ Lichtenberg, F.; Catana, A.; Mannhart , J.; Schlom, DG (1992-03-02). 「Sr 2 RuO 4 : YBa 2 Cu 3 O 7−δのエピタキシャル成長のための金属基板」。応用物理学レター。60 (9). AIP 出版: 1138–1140. doi :10.1063/1.106432. ISSN 0003-6951.
- ^ ab コスター、ゲルジャン;クライン、リオル。シーモンズ、ウォルター。ラインダース、ガス。ドッジ、J.スティーブン。オム、チャンボム。ブランク、デイブ HA;ビーズリー、マルコム R. (2012)。 「SrRuO3薄膜の構造、物性、応用」現代物理学のレビュー。84 (1): 253–298。Bibcode :2012RvMP...84..253K。土井：10.1103/RevModPhys.84.253。
- ^ Kapitulnik, Aharon; Xia, Jing; Elizabeth Schemm Alexander Palevski (2009 年 5 月). 「非従来型超伝導体における時間反転対称性の破れの探針としての極性カー効果」. New Journal of Physics . 11 (5): 055060. arXiv : 0906.2845 . Bibcode :2009NJPh...11e5060K. doi :10.1088/1367-2630/11/5/055060. S2CID 43924082.
- ^ Mazin, II; Singh, David J. (1997-07-28). 「Sr 2 RuO 4における強磁性スピン変動誘起超伝導」. Physical Review Letters . 79 (4). American Physical Society (APS): 733–736. arXiv : cond-mat/9703068 . Bibcode :1997PhRvL..79..733M. doi :10.1103/physrevlett.79.733. ISSN 0031-9007. S2CID 119434737.
- ^ Hicks, Clifford W.; et al. (2010). 「走査型SQUID顕微鏡によるSr 2 RuO 4およびPrOs 4 Sb 12の超伝導関連磁化の限界」. Physical Review B. 81 ( 21): 214501. arXiv : 1003.2189 . Bibcode :2010PhRvB..81u4501H. doi :10.1103/PhysRevB.81.214501. S2CID 26608198.
- ^ Raghu, S.; Marini, Aharon; Pankratov, Steve; Rubio, Angel (2010). 「Sr2RuO4 の隠れた準一次元超伝導」. Physical Review Letters . 105 (13): 136401. arXiv : 1003.3927 . Bibcode :2010PhRvL.105b6401B. doi :10.1103/PhysRevLett.105.026401. PMID 20867720. S2CID 26117260.
- ^ Huang, Wen; Lederer, Samuel; Taylor, Edward; Kallin, Catherine (2015-03-12). 「カイラル波超伝導体のエッジ電流の非トポロジカルな性質」. Physical Review B. 91 ( 9): 094507. arXiv : 1412.4592 . Bibcode :2015PhRvB..91i4507H. doi : 10.1103/physrevb.91.094507 . ISSN 1098-0121.
- ^ Huang, Wen; Taylor, Edward; Kallin, Catherine (2014-12-19). 「非p波トポロジカルキラル超伝導体のエッジ電流消失」. Physical Review B. 90 ( 22): 224519. arXiv : 1410.0377 . Bibcode :2014PhRvB..90v4519H. doi :10.1103/physrevb.90.224519. ISSN 1098-0121. S2CID 118773764.
- ^ 多田 康弘; 聶 文星; 押川 正樹 (2015-05-13). 「2次元キラル超流体の軌道角運動量とスペクトルフロー」. Physical Review Letters . 114 (19): 195301. arXiv : 1409.7459 . Bibcode :2015PhRvL.114s5301T. doi :10.1103/physrevlett.114.195301. ISSN 0031-9007. PMID 26024177. S2CID 3152887.
- ^ アレクサンダー・ステップキ;趙、梨山。バーバー、マークE。スカフィディ、トーマス。ジェルゼンベック、フェビアン。ロズナー、ヘルゲ。ギブス、アレクサンドラ S.前野義輝；サイモン、スティーブン H.マッケンジー、アンドリュー P.ヒックス、クリフォード W. (2017-01-12)。 「一軸圧力下での Sr2RuO4 の Tc の強いピーク」(PDF)。科学。355（6321）。米国科学振興協会 (AAAS): eaaf9398。土井：10.1126/science.aaf9398。hdl : 10023/10113。ISSN 0036-8075。PMID 28082534。S2CID 8197509 。
- ^ スンコ、ベロニカ;アバルカ・モラレス、エドガー。マルコヴィッチ、イゴール。バーバー、マークE。ミロサブリェヴィッチ、ディヤナ。マッツォーラ、フェデリコ。ソコロフ、ドミトリー A.。菊川直樹；カチョ、セフィセ。ドゥディン、パベル。ロズナー、ヘルゲ (2019-08-19)。 「Sr2RuO4における一軸応力駆動リフシッツ転移の直接観察」。npj 量子マテリアル。4 (1): 46. arXiv : 1903.09581。Bibcode :2019npjQM...4...46S。土井：10.1038/s41535-019-0185-9。ISSN 2397-4648。S2CID 85459284。
- ^ クロニスター、アーロン; プストーゴウ、アンドレイ; 菊川、直樹; ソコロフ、ドミトリー A.; ジェルゼンベック、ファビアン; ヒックス、クリフォード W.; マッケンジー、アンドリュー P.; バウアー、エリック D.; ブラウン、スチュアート E. (2021-06-22). 「Sr2RuO4 における偶数パリティ非従来型超伝導の証拠」。米国科学アカデミー紀要。118 (25). arXiv : 2007.13730 . Bibcode :2021PNAS..11825313C. doi : 10.1073 /pnas.2025313118 . ISSN 0027-8424. PMC 8237678 . PMID 34161272。
- ^ Lopatka, Alex (2021-08-05). 「非従来型超伝導体は結局それほど奇妙ではない」. Physics Today . 2021 (1): 0805a. Bibcode :2021PhT..2021a.805.. doi :10.1063/PT.6.1.20210805a. S2CID 241654779.
- ^ 金城、K.;マナゴ、M.北川真司；マオ、ZQ。米沢、S。前野裕也；石田 和也 (2022-04-22) 「Sr 2 RuO 4 におけるフルデ・フェレル・ラーキン・オフチニコフ状態を証明する超伝導スピンスメクティシティ」。科学。376 (6591): 397–400。Bibcode :2022Sci...376..397K。土井：10.1126/science.abb0332。ISSN 0036-8075。PMID 35446631。S2CID 248322696 。
- ^ Hill, Heather M. (2022-06-13). 「磁場が空間的に変化する超伝導を誘発する」. Physics Today . 2022 (1): 0613a. Bibcode :2022PhT..2022a.613.. doi :10.1063/PT.6.1.20220613a. S2CID 249659408.
- ^ Yanoff, Brian (2000). 非従来型超伝導体Sr2RuO4の浸透深さの温度依存性(PDF) 。イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校。 2012年9月16日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2012年4月16日閲覧。
- ^ Abbamonte, Peter (2023年8月9日). 「Sr2RuO4で3D音響プラズモンとして観測されたPines' Demon」. Nature . 45 (7977): 66–70. Bibcode :2023Natur.621...66H. doi : 10.1038/s41586-023-06318-8 . PMC 10482684. PMID 37558882 .
さらに読む
- Armitage, N. Peter (2019 年 12 月 9 日)。「超伝導の謎が 25 周年を迎える」。Nature . 576 ( 7787): 386–387. arXiv : 2006.06916 . doi : 10.1038/d41586-019-03734-7 . PMID 31844256。
- ウーテン、レイチェル。「ストロンチウムルテネート」。テネシー大学ノックスビル校。2012年4月16日閲覧。
- 前野 義輝、モーリス ライス、マンフレッド シグリスト (2001)。「ルテニウム酸ストロンチウムの興味深い超伝導」( PDF)。Physics Today。54 (1): 42。Bibcode : 2001PhT ....54a..42M。doi : 10.1063/1.1349611。hdl : 2433/49957。2012年4月16日閲覧。
- 前野 義輝、橋本 秀、他 (1994)。「銅を含まない層状ペロブスカイトの超伝導」。ネイチャー。372 ( 6506 ): 532–534。Bibcode :1994Natur.372..532M。doi : 10.1038 /372532a0。S2CID 4303356。
- Perry, R.; Kitagawa, K.; Grigera, S.; Borzi, R.; MacKenzie, A.; Ishida, K.; Maeno, Y. (2004). 「超高純度 Sr. 3 Ru 2 O 7 における多重一次メタ磁性遷移と量子振動」。Physical Review Letters。92 ( 16 ) : 166602。arXiv : cond - mat / 0401371。Bibcode : 2004PhRvL..92p6602P。doi : 10.1103 /PhysRevLett.92.166602。PMID 15169251。S2CID 26241456。
- Shlyk, Larysa; Kryukov, Sergiy; Schüpp-Niewa, Barbara; Niewa, Rainer; De Long, Lance E. (2008). 「(Ba, Sr)M 2±x Ru 4∓x O 11 (M = Fe, Co) の高温強磁性と調整可能な半導体性: スピントロニクスの新しいパラダイム」。Advanced Materials . 20 (7): 1315. Bibcode :2008AdM....20.1315S. doi :10.1002/adma.200701951. S2CID 136558050.