¿Qué sabemos de la superconductividad en capas delgadas?

motivado por otra pregunta , me pregunto si existen propiedades especiales de superconductividad cuando se restringe en 2D o capas muy delgadas relacionadas con la permitividad efectiva en función de la frecuencia ϵ ( ω ) cerca de las transiciones de primer orden entre las fases superconductora y normal, se agradecería cualquier referencia sobre el estado del arte principal

Editar: he notado que la mayoría de los trabajos de investigación sobre superconductividad informan sobre las propiedades de transporte actuales, pero generalmente no hablan mucho sobre la permitividad. ¿Es esto porque es más difícil de medir?

Respuestas (1)

El caso obvio para el superflujo de superconductividad en 2D es, bueno, el superflujo de superconductividad en un 2DEG (gas de electrones 2D). Una de las muchas formas en que esto se manifiesta es en el efecto hall cuántico. Allí, se observa un comportamiento escalonado para la resistividad de una muestra 2D con parámetros controlables externamente, como el campo magnético o la concentración de portadores. La resistividad se cuantifica en unidades enteras o fraccionarias, como se muestra en el siguiente gráfico (cortesía de DR Leadley, Warwick University 1997 ).

Resistencia cuantificada

Cuando el campo magnético es tal que el sistema se encuentra en las "mesetas", entre los valores de resistencia cuantificados, el 2DEG en la mayor parte de la muestra está en un estado de superconductividad que exhibe transporte sin disipación. Esto también está representado por la línea verde en el gráfico que mide la resistencia longitudinal ρ X X de la muestra Vemos que esta cantidad se desvanece precisamente cuando el sistema está en una meseta que indica la presencia de superflujo en la dirección longitudinal.

Editar: como lo señalaron @wsc y @4tnmele en los comentarios a continuación, no es del todo exacto describir las mesetas como en un estado superconductor. Sin embargo, en las mesetas, la franja de la sala muestra un flujo sin disipación en la dirección longitudinal, aunque esto se debe principalmente a las corrientes de borde. El grueso sigue siendo aislante. Entonces, si bien podría ser correcto describir este estado como que exhibe "superflujo", es incorrecto llamarlo "superconductor". He modificado el lenguaje en mi respuesta para reflejar este cambio. No elimino mi respuesta porque siento que todavía es relevante en el contexto de la pregunta del OP.

+1, me di cuenta de que la mayoría de los artículos sobre superconductividad no se preocupan demasiado por medir la permitividad de la superficie y solo se enfocan en las características de transporte actuales
-1. Esto es increíblemente incorrecto: ¡no hay superflujo en QHE! La superconductividad es mucho más que desaparecer ρ X X de todos modos, y también se ve trivialmente que la conductividad de CC σ X X = 0 en los sistemas de Hall cuánticos también (esto se debe a que la resistividad es la inversa del tensor de conductividad ).
Estimado @wsc, citando "Composite Fermions" de Jain, pág. 19 "Lo que es notable acerca de la cuantificación de la resistencia de Hall es que... al mismo tiempo que las mesetas cuantificadas hay un "superflujo", es decir, un flujo de corriente sin disipación en el límite de temperatura cero". Yo lo llamo superflujo, el Dr. Jain lo llama superflujo. Puedes llamarlo como quieras.
@wsc, es posible que tenga razón en que el estado del fluido de electrones en las mesetas no es exactamente como el de un superconductor en el sentido de que no exhibe emparejamiento de cobre. Sin embargo, el hecho es que la mejor descripción para el flujo sin disipación observado en las mesetas es como "superflujo". Del mismo modo, el mecanismo de la superconductividad en T_c alta es diferente al de T_c baja, pero todavía lo llamamos superconductividad.
@Deepak Vaid ¿No se define la superconductividad como conductor perfecto + diamagnet perfecto? ¿No está seguro de que FQHE cumpla con esto...? Aunque hay algunos conceptos de superconductividad que surgen en FQHE, estoy bastante seguro de que los expertos no consideran los sistemas FQH como superconductores 2d.
@ 4tnemele dado que eres un experto (en mi humilde opinión), te confiaré la palabra.
@Deepak gracias por tus amables palabras, pero definitivamente no las merezco. De ninguna manera soy un experto en esto. :)
Independientemente de este pequeño debate sobre el etiquetado y la clasificación, esto sigue siendo relevante para la principal preocupación; siempre que el estado de superflujo se comporte como un espejo en un rango de frecuencias y pueda intercalarse en capas en el rango de micras
@lurscher No estoy seguro de lo que quiere decir con "se comporta como un espejo", pero la gente ha trabajado en sistemas de sala cuántica bicapa (y más quizás). Así que sí, las superficies QHE se pueden intercalar absolutamente en capas. De hecho, recuerdo haber asistido a un coloquio que trataba sobre intercalar dos de estos sustratos de modo que las cuasipartículas en un par con las cuasipartículas en el otro y se obtenga un condensado de esta manera. No puedo recordar el nombre del orador, pero cuando pienso en experimentos geniales cond-mat, me viene a la mente el nombre de Keith Schwab .
"se comporta como un espejo" en el contexto de tener una permitividad compleja en algún rango EM, como lo hacen los metales o los espejos
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