كليدواژه :
ابررساناي فرميون سنگين , ابررساناهاي با پايه آهن , پارامتر نظم , ساختار گاف , هدايت گرمايي
چكيده فارسي :
ابررسانايي، خاصيتي از ماده است كه در يك دماي خاص وقتي اتفاق مي افتد مقاومت الكتريكي ماده، رفتار فيزيكي ماده كه حتي در كامل ترين مواد و كريستال ها هميشه مقداري غيرصفر دارد، كاملا صفر مي گردد. اين دماي خاص، دماي گذار به حالت ابررسانايي ناميده مي شود. با وجود ويژگي مقاومت كاملا صفر براي ماده ي ابررسانا در دماهاي بالايي نزديك به 150 كلوين، ابررسانايي يك پديده نادر نيست. اكثر عناصر جدول مندليف، آلياژها، اكسيدهاي فلزي، بعضي تركيبات آلي و نانولوله هاي كربني، اين خاصيت شگفت انگيز كوانتومي - ماكروسكوپي را از خود نشان مي دهند. اين پديده ي بس ذره اي، در سال 1911 ميلادي در هنگام سرد كردن جيوه با كمك هليوم مايع كشف شد. بعد از آن براي ا ستفاده هاي كاربردي از اين پديده، تحقيقات فراواني براي كشف مواد جديد با دماهاي گذار بالا انجام شد تا نياز به ا ستفاده از هليوم مايع براي سرد سازي نمونه ابرر سانا نبا شد. تا اينكه در سال 1986 و 1987 ميلادي گام موثري در اين زمينه برداشته شد و ابررساناهاي دمابالاي آلياژي-كوپراتي با دماي گذار 90 كلوين، كه با استفاده از نيتروژن مايع سرد مي شدند، به ميدان آمدند. در عرض مدت كوتاهي، كارهاي تحقيقاتي فراواني براي ر سيدن به ابرر ساناي دماي اتاق انجام شد و دان شمندان توان ستند دماي گذار را به 163 كلوين بر سانند. از آن پس، يكي از سوالات كليدي و بنيادين و يكي از چالش هاي اساسي در زمينه ابررسانايي، فهم مكانيزم ميكروسكوپي ابررسانايي در اين تركيبات ابررساناي دمابالا، براي رسيدن به هدف والاتر يعني دست يابي به ابررسانايي در دماي اتاق بوده است. طبق تئوري ميكروسكوپي باردين-كوپر-شريفر(BCS) عامل رسانش در تركيبات ابررسانا، جفت الكترون ها مي باشد. در اين تئوري، مغناطش در تضاد با ابررسانايي است و حضور يك يون مغناطيسي در تركيب ابررسانا، موجب شكست جفت الكترون ها و دور شدن آنها از هم و منجر به كاهش ابررسانايي مي شود. در حاليكه در نمودار فاز ابرساناهاي كوپراتي يا نوع ديگري از ابررساناها به نام مواد فرميون سنگين و يا حتي در تركيبات آلي، ابرر سانايي در كنار يك حالت پايه مغناطي سي ظاهر مي شود. اين مشاهدات، منجر به ارائه نظريه اي مبني بر جفت شدگي الكترون ها به وا سطه گري مغناطيس و يا به عبارتي نو سانات اسپيني شده ا ست. ك شف تركيبات جديد ابرر ساناهاي با پايه آهن در سال 2008 ميلادي، تاييد و شاهدي م سلم بر اين نظريه ها بود. قطار تلاش هاي فراوان براي فهم مكانيزم جفت شدگي در تركيبات ابررساناهاي كوپراتي و تركيبات با پايه آهن به سرعت در حال جلورفتن است. در اين مسير، از آنجايي كه مكانيزم جفت شدگي الكترون ها، با پارامتر نظم و يا در واقع با ساختار گاف يك ابرر سانا رابطه ي م ستقيم دارد، گام بنيادين، شناخت پارامتر نظم ابرر سانايي و در واقع ساختار گاف ابرر سانايي در اين تركيبات است. در ادامه، ن شان مي دهيم كه اندازه گيري هاي هدايت الكتريكي در دماهاي زير يك كلوين و در را ستاهاي مختلفي از شبكه بلوري، بهترين ابزار براي يافتن ساختار گاف ابرر سانايي مي با شد. مي بينيم كه حضور يك ساختار گاف متقارن(موج s) در اطراف سطح فرمي، موجب مي شود بسياري از خواص فيزيكي سي ستم در دماهاي نزديك به صفر كلوين، رفتار نمايي از خود نشان داده، در حاليكه يك گاف نامتقارن، اين رفتار نمايي را مختل مي كند. در اين زمينه، مثال هايي از مواد فرميون سنگين و ابررساناهاي با پايه آهن ارائه خواهد شد.
چكيده لاتين :
Superconductivity is the new state of matter where the electrical resistivity, the physical property of materials which is non zero even at absolute zero temperature, goes to zero at a superconducting critical transition temperature, Tc. However, this new state is not rare so that most of elements, ceramics, metallic oxides, some of organic compound and Carbon nanotubes become a superconductor. This many body phenomenon was discovered while mercury was liquefying in 1911. Then, many investigations were done to achieve superconductivity with higher critical transition temperature. Those efforts were leaded to the discovery of superconductivity in copper oxides in 1986 and 1987. Soon after, the Tc reached to 163K in a Hg-based copper oxide. One of the main questions and challenges in this field has been: what causes high Tc in these new compounds. In the other words, how the order parameter symmetry could be identified in a superconductor. The answer paves the road to reach to the room temperature uperconductivity. In the BCS theory the magnetic and superconducting ground states are not allowable to be close to each other; adding a magnetic impurity in a
superconductor will kill superconductivity. While new superconductors show proximity to or coexistence with magnetic order in their phase diagram. It is believed that spin fluctuations provide glue for exotic superconductivity1 and drive materials to many different exotic phases. The recent discovery of superconductivity in Fe-based Pnictides2 was one of the big surprize in the field and confirmed this hypothesis. Regarding to the BCS theory, there is a direct relation between the pairing mechanism and the symmetry of the order parameter. Thus, the first essential step to get information on the pairing mechanism is to determine the structure of the superconducting gap or the order parameter3. The s-wave/conventional superconductors have full point symmetry of the crystal lattice, thus they have full gap symmetry around of the Fermi surface. This leads to the exponential temperature dependence of many physical properties in the superconducting state at low temperature. However, the presence of nodes imposed by symmetry in the gap function of new superconductors implies a different order parameter other than conventional s-wave, which leads to a different temperature
dependence of those physical properties. Here, we show how the thermal conductivity measurements below 1K identify the superconducting gap structure4. In this road, we present some of heavy-fermion and pnictides examples
