Los dispositivos microestructurados cuidadosamente alineados de CeRhIn5 permitieron mediciones de transporte de campo alto que revelan una ruptura de simetría en el plano para campos magnéticos de aproximadamente 30 Tesla a lo largo del eje c tetragonal. El tamaño y la dirección de la anomalía están determinados por una pequeña componente en el plano del campo magnético. Crédito:Laboratorio Nacional de Los Alamos
En la revista se informa sobre un posible nuevo estado de la materia. Naturaleza , con investigaciones que muestran que entre los materiales superconductores en campos magnéticos altos, el fenómeno de la ruptura de la simetría electrónica es común. La capacidad de encontrar similitudes y diferencias entre clases de materiales con fenómenos como este ayuda a los investigadores a establecer los ingredientes esenciales que causan nuevas funcionalidades como la superconductividad.
El estado de alto campo magnético del superconductor de fermiones pesados CeRhIn5 reveló el llamado estado nemático electrónico, en el que los electrones del material se alinean de una manera para reducir la simetría del cristal original, algo que ahora parece ser universal entre los superconductores no convencionales. La superconductividad no convencional se desarrolla cerca de un límite de fase que separa las fases magnéticamente ordenadas y magnéticamente desordenadas de un material.
"La aparición de la alineación electrónica, llamado comportamiento nemático, en un prototipo de superconductor de fermiones pesados destaca la interrelación de la nematicidad y la superconductividad no convencional, sugiriendo que la nematicidad es común entre los materiales superconductores correlacionados, "dijo Filip Ronning del Laboratorio Nacional de Los Alamos, autor principal del artículo. Los fermiones pesados son compuestos intermetálicos, que contiene elementos de tierras raras o actínidos.
"Estos materiales de fermiones pesados tienen una jerarquía de escalas de energía diferente a la que se encuentra en los metales de transición y los materiales orgánicos, pero a menudo tienen un espín de acoplamiento físico complejo y entrelazado similar, grados de libertad de carga y celosía, " él dijo.
El trabajo fue reportado en Naturaleza por personal del grupo de Ciencia Magnet y Materia Condensada de Los Alamos y colaboradores.
Usando mediciones de transporte cerca del punto crítico cuántico ajustado en campo de CeRhIn5 a 50 Tesla, los investigadores observaron un estado fluctuante similar al nemático. Un estado nemático es más conocido en cristales líquidos, en el que las moléculas del líquido son paralelas pero no están dispuestas en una matriz periódica. Se han observado estados de tipo nemático en sistemas de metales de transición cerca de las transiciones de fase magnéticas y superconductoras. La aparición de esta propiedad apunta a la correlación de la nematicidad con la superconductividad no convencional. La diferencia, sin embargo, Uno de los nuevos estados nemáticos que se encuentran en CeRhIn5 en relación con otros sistemas es que se puede rotar fácilmente por la dirección del campo magnético.
Se cortaron muestras cristalinas de CeRhIn5 de Los Alamos en microscopios, caminos conductores cristalinos con un haz de iones enfocado en MPI-CPfS. Crédito:MPI CPfS
El uso de la instalación de imanes de campo pulsado del Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético en Los Alamos fue esencial, Ronning señaló, debido a los grandes campos magnéticos necesarios para acceder a este estado. Además, Otra contribución esencial fue la fabricación de dispositivos del tamaño de una micra utilizando fresado de haz de iones enfocado realizado en Alemania, lo que permitió las medidas de transporte en grandes campos magnéticos.
La superconductividad se usa ampliamente en imágenes por resonancia magnética (MRI) y en aceleradores de partículas, dispositivos de fusión magnética, y filtros de RF y microondas, entre otros usos.
