Superconductividad no convencional: El peculiar caso de la Singularidad de Griffith.
El estudio de las transiciones de fase cuánticas, específicamente la singularidad cuántica de Griffith, ha avanzado con un equipo dirigido por Jian-Hao Chen que investiga este fenómeno en cristales individuales superconductores a granel no convencionales de alta temperatura de CaFe1-xNixAsF. Observaron robustas singularidades cuánticas de Griffith influenciadas por campos magnéticos, lo que sugiere la potencial universalidad de este fenómeno en superconductores tridimensionales y no convencionales, lo que podría mejorar la comprensión de los mecanismos de superconductividad de alta temperatura.
Un nuevo artículo explora la singularidad cuántica de Griffith en las transiciones de fase, centrándose en estudios recientes que podrían ampliar nuestra comprensión de la superconductividad de alta temperatura en materiales no convencionales.
La exploración de transiciones de fase cuánticas exóticas ha sido durante mucho tiempo un enfoque clave en la física de la materia condensada. Un fenómeno crítico en una transición de fase está determinado enteramente por su clase de universalidad, que se rige por parámetros espaciales y/o de orden y permanece independiente de detalles microscópicos. Las transiciones de fase cuánticas, un subconjunto de transiciones de fase, ocurren debido a fluctuaciones cuánticas y están sintonizadas por parámetros específicos del sistema en el límite de temperatura cero.
La transición de fase superconductor-aislante/metal es un ejemplo clásico de transición de fase cuántica, que se ha estudiado intensamente durante más de 40 años. El trastorno se considera uno de los factores que influyen más importantes y, por lo tanto, ha recibido una amplia atención. Durante las transiciones de fase, el sistema generalmente satisface la invariancia de escala, por lo que la clase de universalidad se caracterizará por un único exponente crítico. Por el contrario, la peculiaridad de la singularidad cuántica de Griffith es que rompe la tradicional invariancia de escala, de donde emerge una física exótica.
Figura 1: Transición de fase metálica superconductora impulsada por un campo magnético con múltiples puntos críticos cuánticos en CaFe1-xNixAsF. Crédito: Science China Press
La física de la singularidad de Griffiths se remonta a 1969, cuando el físico estadounidense Griffiths propuso un tipo de transición de fase en la que se rompe la invariancia de escala. En este caso, el exponente crítico tiende a divergir en lugar de permanecer constante. La singularidad cuántica de Griffith se refiere a la singularidad de Griffith en una transición de fase cuántica.
Desde la propuesta de la singularidad cuántica de Griffith, sólo se ha observado en películas superconductoras convencionales de baja dimensión y en unos pocos ferroimanes tridimensionales. La existencia de la singularidad cuántica de Griffith en superconductores tridimensionales y en superconductores no convencionales de alta temperatura aún no se ha confirmado experimentalmente. Esta confirmación arrojará luz sobre la comprensión de los mecanismos de la superconductividad no convencional a alta temperatura.
Figura 2: Diagrama de fase B-T de la singularidad cuántica de Griffiths en un superconductor anisotrópico tridimensional. Crédito: Science China Press
Recientemente, un grupo de investigación dirigido por Jian-Hao Chen, investigador del Centro Internacional de Materiales Cuánticos de la Facultad de Física de la Universidad de Pekín, la Academia de Ciencias de la Información Cuántica de Pekín y el Laboratorio Clave de Física y Química de Nanodispositivos de La Universidad de Pekín llevó a cabo un estudio sobre la singularidad cuántica de Griffith en un monocristal superconductor de alta temperatura no convencional CaFe1-xNixAsF. Ellos y sus colaboradores cultivaron por primera vez una serie de monocristales a granel de CaFe1-xNixAsF subdopados de alta calidad y observaron la evolución de singularidades cuánticas anisotrópicas cuasi bidimensionales a tridimensionales de Griffith en las transiciones de fase superconductor-metal impulsadas por energía magnética. campos.
Encontraron una robusta singularidad cuántica de Griffith que puede durar hasta 5,3 K y puede ser inducida en los cristales mediante campos magnéticos paralelos y verticales. Este estudio no solo revela la universalidad de la singularidad cuántica de Griffith en sistemas superconductores de alta temperatura tridimensionales y no convencionales, sino que también predice la posibilidad de encontrar estados cuánticos de Griffith en familias de superconductores de alta temperatura más no convencionales (es decir, a base de níquel y de cobre). superconductores basados), que pueden promover aún más la comprensión de los mecanismos de superconductividad de alta temperatura no convencionales.
