Год издания: 2022
Ключевые слова: 2D перовскитные ВТСП, страйповая наноструктура, обменное взаимодействие, нелокальные ионы
Аннотация: Тщательные экспериментальные исследования с использованием сканирующей туннельной проводимости и многомасштабной сканирующей дифракции рентгеновских лучей в широком диапазоне температур и допирования однозначно указывают на то, что существует четкая связь между многомасштабным страйповым ланшафтом и квантовой когерентностью квазичаПоказать полностьюстиц в сверхпроводящих оксидных перовскитах, которая устойчива к эффектам декогерентности при высоких температурах.?В этом проекте мы планируем исследовать открытые проблемы фундаментального понимания высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП), которая возникает в перовскитных 2D сверхпроводниках. Открытые проблемы в реальной физике перовскитных ВТСП - это сосуществование единой параметрической области с псевдощелевым состоянием и многомасштабным страйповым ландшафтом с наивысшим T_c. Это, в свою очередь, указывает на стабильность квантовой когерентности, в определенной точке трехмерной фазовой диаграммы: Tc от (микро-)деформации (вызывающей образование страйпов) и плотности заряда (x), которая не может быть объяснена другими предложенными теориями. ?В проекте мы планируем изучить конкретный механизм, который устанавливает взаимосвязь между страйповой наноструктурой и природой суперобмена, как одного из механизма спаривания квазичастиц в перовскитных 2D ВТСП материалах. Ключевая идея состоит в подходе к этой проблеме через идентификации страйпов по виду ядерной конфигурации, т.н. "tilting" эффектов (наклона кислородных октаэдров как целого). Дело в том, что различные страйпы отличаются не только концентрацией носителей, но видом ядерной конфигурации - это "визитная карточка" страйпа. Мы классифицировали наблюдаемые конфигурации в симметричную абелеву группу девятого порядка, составленную из двух видов (т.н. U и D) страйпов повернутых относительно друг друга на прямой угол. Искомая "страйповая" группа представляет все возможные продукты реакции между различными исходными ядерными конфигурациями в виде группового умножения, где в качестве групповой единицы использован идеальный(без наклона) прототип перовскитного октаэдра или квадрата. Во всех "структурных реакциях" ядерных конфигураций страйпов сохраняется угол наклона перовскитного октаэдра по отношению к слоям каменной соли, но не их исходная симметрия, как это имеет место, например, в химических реакциях, в соответствии с правилами Вудворта-Хоффмана. Особая роль слоев каменной соли в перовскитных 2D материалах подтверждается отсутствием сверхпроводимости в идеальных АФМ СuO слоях на графене. Количество ядерных конфигураций наблюдаемых страйпов, например в La(2-x)SrxCuO4, сводится всего к одному виду(генератору группы), а их пространственное распределение в регулярной решетке представлено возможными плоскими графами в известной теореме о четырех красках(см. V.Gavrichkov, A. Bianconi et al, Is There Any Hidden Symmetry in the Stripe Structure of Perovskite High-Temperature Superconductors? J. Phys. Chem. Lett., 10, 1840−1844, 2019). Однако, в отличие от хаотической структуры, для регулярных страйповых структур(линейных и шахматных) страйповая группа является группой симметрии, т.к. для них имеет место свойство инвариантности относительно прецессии с-оси наклонного октаэдра на любой угол кратный pi/4. Такая "быстрая"(-туннельная) динамика ядерных конфигураций страйпов, восстанавливает структуру идеального слоя CuO2 , но с нелокальными положениями ионов. Ситуация напоминает отказ от теории кристаллического поля в пользу теории лигандов, где электронная плотность анионов классифицируется вместе с электронной плотностью центрального 3d иона по единым неприводимым представлениям вместо их описания, как простых точечных отрицательных зарядов. ?Для того чтобы работать с такой структурой необходимо привлекать вибронные представления о распределении ядерной плотности вместо локального приближения в ее представлении. Мы ожидаем увидеть эффекты страйпов в суперобменном взаимодействии CuO2 плоскости в окружении двух эквивалентных слоев(LaO ) каменной соли с помощью понятия тензора "квазичастичной прозрачности". Тензор действует в пространстве корневых векторов гильбертова пространства (собственных состояний) исходного p-d гамильтониана и является ключевой величиной в математическом выражении для критерия Вильсона (металл-диэлектрик) в хаббардовской картине квазичастиц (см. V.Gavrichkov, A simple metal–insulator criterion for the doped Mott–Hubbard materials, Sol.St.Comm., 208, 11–14, 2015). Прозрачность несет в себе дополнительную информацию о способности квазичастиц существовать или отсутствовать в материале, несмотря на хорошее перекрытие волновых функций на соседних узлах в CuO2 плоскости. Предельный случай сильного запрета (эффект Хэма) квазичастичных состояний соответствует "непрозрачному" материалу с нелокальным положением ионов из-за "быстрой"(-туннельной) динамики ядерных конфигураций страйпов. ?Мы планируем также установить микроскопическую природу различия в поведении АФМ обмена с допированием для ВТСП материалов n и p типа. Известно, что универсальные фазовые x/T диаграммы не зависят от способа допирования исходного 2D перовскитного материала. Все наши выводы будут иметь общий характер для перовскитных материалов на основе меди, но основой для сравнения теории с экспериментальными данными взяты допированные La(2-x)SrxCuO4 соединения как наиболее исследованные в большом количестве экспериментальных и технологических работ. ?