27 augustus 2009
Hoge druk versterkt supergeleiding in ferromagneet
Onderzoekers van de Universiteit van Amsterdam, de Stichting FOM en
het National Institute for Materials Science in Tsukuba (Japan),
hebben ontdekt dat de combinatie supergeleiding en ferromagnetisme
blijft bestaan onder zeer hoge druk. Tijdens magnetische en
transportmetingen onder hoge druk tot 22.000 atmosfeer aan een
speciale intermetallische verbinding bleek dat ferromagnetisme
geleidelijk zwakker wordt en verdwijnt bij een kritische druk van
14.000 atmosfeer. Opmerkelijk was dat de supergeleiding rond de
kritische druk juist het sterkst is. Dit leverde bewijs voor een
nieuwe vorm van supergeleiding, namelijk supergeleiding gestimuleerd
door ferromagnetische interacties. Masterstudent Erik Slooten,
FOM-promovenda Alessia Gasparini en hun collega-onderzoekers in
Amsterdam en Tsukuba, publiceren hun bevindingen deze week in het
gerenommeerde tijdschrift Physical Review Letters.
Figuur 1. Druk-temperatuurdiagram van de supergeleidende ferromagneet
UCoGe
vergroten Figuur 1. Druk-temperatuurdiagram van de supergeleidende
ferromagneet UCoGe
Toelichting:
In het blauw-geel gestreepte gebied komen supergeleiding en
ferromagnetisme tegelijkertijd voor. Supergeleiding is het sterkst
rond de kritische druk voor ferromagnetisme.
De verklaring voor deze ongebruikelijke vorm van supergeleiding in een
ferromagneet, die optreedt bij een lage temperatuur van 1 kelvin, is
dat de elektronen dan supergeleidende paren vormen met parallelle
spin. Deze zogeheten spin-triplet paren zijn relatief immuun voor een
magneetveld. De zeer hoge waarden van het magneetveld die nodig zijn
om supergeleiding te onderdrukken, namelijk 15 tesla rond de kritische
druk van 14.000 atmosfeer, leveren het bewijs voor het bestaan van de
tripletparen.
Tegendraadse supergeleider UCoGe
Supergeleiding en ferromagnetisme komen in de regel niet samen voor.
In 2007 ontdekte de onderzoeksgroep van dr. Anne de Visser hierop de
uitzondering: een verbinding van uranium, kobalt en germanium, de
tegendraadse supergeleider UCoGe. Supergeleiding in UCoGe is een mooi
voorbeeld van een ongewone grondtoestand die kan optreden bij een
zogeheten magnetische quantum faseovergang vlak bij het absolute
nulpunt. Kritische ferromagnetische spin fluctuaties vormen daarin de
lijm die de elektronen bindt in supergeleidende tripletparen.
Onderzoek aan dit type supergeleiders biedt inzicht in de manier
waarop magnetische interacties supergeleiding kunnen bevorderen. Dit
kan vervolgens een belangrijke rol spelen in het ontwikkelen van
nieuwe supergeleiders met hoge overgangstemperaturen. De bevindingen
rondom het UCoGe-onderzoek leidde in augustus 2007 tot een publicatie
in Physical Review Letters ( PRL ), gevolgd door nog twee publicaties
in PRL . De publicatie van deze week is dus de vierde op rij.
Referenties
(1) Enhancement of superconductivity near the ferromagnetic quantum
critical point in UCoGe, Erik Slooten1, Takashi Naka^2, Alessia
Gasparini1, Ying Kai Huang1 en Anne de Visser1, Physical Review
Letters 103, 097003 (2009), 1Universiteit van Amsterdam, Van der
Waals-Zeeman Instituut, 2National Institute for Materials Science,
Tsukuba, Japan.
(2) Superconductivity on the border of weak itinerant ferromagnetism
in UCoGe, Nguyen Thanh Huy1, Alessia Gasparini1, Fendy de Nijs1,
Yingkai Huang1, Jacques Klaasse^1, Ton Gortenmulder1, Anne de Visser1,
Andreas Hamann2, Tobias Görlach2 en Hilbert von Löhneysen2,
1Universiteit van Amsterdam, Van der Waals-Zeeman Instituut,
2Universität Karlsruhe, Physikalisches Institut. Het artikel is op 10
augustus 2007 online gepubliceerd in Physical Review Letters. Kijk
voor meer informatie ook op:
http://www.fom.nl/live/nieuws/archief_persberichten/2007/artikel.pag?o
bjectnumber=65114
Meer informatie
Voor meer informatie kunt u terecht bij de heer dr. A. (Anne) de
Visser, Universiteit van Amsterdam, telefoon (020) 525 57 32.
Meer informatie Contactperso(o)n(en): Melissa Vianen