Fig. 1. Uma interação efetiva mediada pela troca de um paramagnon antiferromagnético. Crédito:Bai Xiaocheng
Pesquisadores liderados pelo Prof. Zou Liangjian dos Institutos de Ciências Físicas de Hefei (HFIPS) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) investigaram recentemente o diagrama de fase magnética do composto supercondutor de alta Tc (temperatura crítica) Ba
2 CuO
4-δ e sua simetria de emparelhamento supercondutora baseada no mecanismo de flutuação de spin. Os resultados foram publicados na
Revisão Física B .
É bem conhecido que dois elétrons no vácuo se repelem. No entanto, em supercondutores, dois elétrons perto da superfície de Fermi formam um par de Cooper trocando quase-partículas bosônicas. Esses pares de Cooper com a mesma fase condensam o superfluido com resistividade zero. A simetria de emparelhamento de pares de Cooper é uma característica importante para descobrir a interação de emparelhamento eficaz em supercondutores.
Um supercondutor de cuprato recém-descoberto Ba
2 CuO
4-δ apresentado em alto Tc de 73 K, cerca de duas a três vezes maior que o cuprato convencional isoestrutural La
2 CuO
4-δ . Além disso, exibe CuO comprimido
6 octaedro, que é invertido para o CuO
6 octaedro ou CuO
5 pirâmides nas fases parentais de cupratos convencionais. Isso resulta em vários orbitais contribuindo para propriedades supercondutoras em Ba
2 CuO
4-δ .
Os diagramas de fase dos supercondutores cupratos anteriores mostraram antiferromagnetismo em estreita proximidade, ou em alguns casos coexistindo, com supercondutividade. Assim, propõe-se que a interação de pareamento efetiva seja mediada pela flutuação de spin nos supercondutores cupratos. Para entender qual mecanismo contribui para a interação de emparelhamento eficaz em Ba
2 CuO
4-δ , é crucial investigar o diagrama de fase magnética do mesmo.
Fig. 2. Os diagramas de fase magnética de Ba2 CuO4-δ em U =2 eV (a) e U =4 eV (b). Crédito:Bai Xiaocheng
Neste trabalho, usando o método do bóson escravo rotacionalmente invariante (RISB), os pesquisadores investigaram o diagrama de fase magnética do composto supercondutor de alto Tc Ba
2 CuO
4-δ . Eles também estudaram a simetria de emparelhamento supercondutor em sua base no mecanismo de flutuação de spin dentro da aproximação de fase aleatória.
Os resultados mostraram que no regime de correlação intermediária (U ~ 2 eV), o sistema se comportou como metal paramagnético de banda única quando n> 2,4, e teve apenas uma fase parental isolante antiferromagnética.
No regime fortemente correlacionado (U> 4 eV) o sistema apresentou duas fases parentais isolantes antiferromagnéticas diferentes em n =2 e 3, correspondendo a natureza de duas bandas e banda única, respectivamente.
Comparando o valor de acoplamento de spin experimental de cerca de 150 meV com a diferença de energia total entre as fases antiferromagnética e paramagnética de Néel, os pesquisadores estimaram que U ≈ 2~3 eV em Ba
2 CuO
3.2 .
Fig. 3. A força de emparelhamento λ de Ba2 , CuO4-δ com δ =0,8. A inserção mostra a força de emparelhamento λ para dopagem diferente em U =2 eV. Crédito:Bai Xiaocheng
Eles estudaram ainda mais a simetria de emparelhamento supercondutor em seu mecanismo de flutuação de spin e descobriram que as forças de emparelhamento da onda s e da onda d são quase degeneradas.
Os resultados sugerem que Cooper forma pares em Ba
2 CuO
3.2 são s+d – onda simétrica.
É a primeira vez que cientistas ilustram teoricamente o diagrama de fase magnética de Ba
2 CuO
4-δ , que sugeriu que Cooper forma pares em Ba
2 CuO
3.2 foram s+d – onda simétrica desde que a interação efetiva de pareamento seja mediada por flutuações de spin.
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