[論文]Sr$_2$RuO$_4$における一軸歪み下の分裂した超伝導転移への制約

日本語/English

非従来型超伝導体Sr$_2$RuO$_4$における一軸圧力中の局所的な超流動密度観測を行なった研究が 米国物理学会が発行する学術雑誌「Physical Review B誌」に2023年10月4日付で掲載されました。この論文は、Editors' Suggestionに選ばれました。

ストロンチウムルテニウム酸化物 (Sr$_2$RuO$_4$) は、その独特の超伝導特性のために科学者たちを魅了してきた物質です。この物質に関しての大きな疑問の一つは、その超伝導の秩序変数が単一の成分なのか、それとも二つの結びついた成分を持っているのか、ということです。もし二つの成分がある場合、一軸圧力を印加することで、二つの明瞭な超伝導相に分離すると予想されます。

これを解明するため、我々は局所的なロンドン磁場侵入長という特性の変化に敏感な技術、走査型SQUID顕微鏡を使用しました。この特性は、材料の局所的な超伝導電子対密度に対応し、秩序変数に関する洞察を与えます。我々は試料に一軸圧力を印加し、我々は秩序変数の二つの成分の存在を示すであろう二つ目の超伝導転移の証拠を探しました。

最近のミューオン実験により時間反転対称性の破れ(TRSB)がこの物質で観測されました。(Grinenko et al., Nat. Phys. 17, 748 (2021)) しかし、この研究で示唆された温度でも、我々は二つ目の超伝導転移を示す証拠を見つけることができませんでした。我々の研究は、二つ目の転移があった場合、ゼロ温度の超流動密度を1%未満しか変えることはないことを明らかにしており、このような転移が起こらないことを示唆しています。

この研究はストロンチウムルテニウム酸化物の超伝導の秩序変数が二つの結びついた成分を持っているという理論に対する制約を与えています。この物質の神秘的な特性を理解するための大きな一歩前進です。

E. Mueller, Y. Iguchi, C. Watson, C. Hicks, Y. Maeno, and K. A. Moler
Constraints on a split superconducting transition under uniaxial strain in Sr$_2$RuO$_4$ from scanning SQUID microscopy
Phys. Rev. B 108, 144501 (2023). [Editors' Suggestion]