1 Własności magnetyczne mokrych nadprzewodnikówKazimierz Dolny’05 Własności magnetyczne mokrych nadprzewodników B. Andrzejewski Instytut Fizyki Molekularnej, Polskiej Akademii Nauk Poznań

2 WSPÓŁPRACA M. Mierzejewski M. M. Maśka T. Klimczuk J. R. CavaKazimierz Dolny’05 WSPÓŁPRACA Wydział Fizyki Teoretycznej Instytut Fizyki Uniwersytetu Śląskiego, Katowice Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej, Politechnika Gdańska, Gdańsk Wydział Chemii, Uniwersytet w Princeton USA M. Mierzejewski M. M. Maśka T. Klimczuk J. R. Cava M. L. Foo

3 PLAN PLAN mokre nadprzewodnikiKazimierz Dolny’05 PLAN PLAN mokre nadprzewodniki górne pole krytyczne Hc2 a parowanie trypletowe dolne pole krytyczne Hc1 - anomalne zachowanie linia nieodwracalności prądy krytyczne wnioski

4 mokre nadprzewodniki płaszczyzny Co-O - elektrycznie aktywneKazimierz Dolny’05 mokre nadprzewodniki 6 marca 2003 K. Takada, H. Sakurai, E. Takayama-Muromachi, F. Izumi, R.A. Dilanian, T. Sasaki Nature, 422 (2003) 53 płaszczyzny Co-O - elektrycznie aktywne trójkątna sieć jonów Co w płaszczyźnie Co-O płaszczyzny Na – rezerwuar ładunku T. Klimczuk, X Szkoła, 2004

5 Kazimierz Dolny’05 mokre nadprzewodniki silne zmiany stałej c – konsekwencje dla budowy kryształów i ziaren Na0.7CoO2 c=10.88Å Na0.3CoO21.3H2O c=19.6Å Na0.3CoO2 c=11.2Å Na0.3CoO20.6H2O c=13.8Å

6 mokre nadprzewodniki proszek nadprzewodzące ziarnaKazimierz Dolny’05 mokre nadprzewodniki proszek nadprzewodzące ziarna dwa ziarna połączone przez złącze (Josephsona?) otwór uformowany w płaszczyźnie ab przez heksagonalne ziarna Critical current density and magnetic field irreversibility of Na0.35CoO21.3H2O P. Badica, T. Kondo, K. Togano, Applied Phys. Lett., 84 (2004) 559

7 mokre nadprzewodniki kwazi-kryształKazimierz Dolny’05 mokre nadprzewodniki kwazi-kryształ dwa kwazi-kryształy Na0.35CoO2·1.3H2O pofałdowana struktura warstwowa domeny heksagonalne w płaszczyźnie ab Superconducting Properties under Magnetic Field in Na0.35CoO2·1.3H2O Single Crystal T. Sasaki, P. Badica, N. Yoneyama, K. Yamada, K. Togano, N. Kobayashi, cond-mat/

8 przejście singlet  trypletKazimierz Dolny’05 górne pole krytyczne Hc2 parowanie trypletowe ! przejście singlet  tryplet Possible singlet to triplet pairing transition in NaxCoO2yH2O M. Maśka, M. Mierzejewski, B. Andrzejewski, M.L. Foo, R.J. Cava, T. Klimczuk; PRB 70 (2004) czy parowanie trypletowe istnieje?

9 górne pole krytyczne Hc2Kazimierz Dolny’05 górne pole krytyczne Hc2 NIE! (pomiary transportowe) Superconducting Properties under Magnetic Field in Na0.35CoO2·1.3H2O Single Crystal T. Sasaki, P. Badica, N. Yoneyama, K. Yamada, K. Togano, N. Kobayashi cond-mat/

10 górne pole krytyczne Hc2Kazimierz Dolny’05 górne pole krytyczne Hc2 TAK! (pomiary ciepła właściwego) Variation of Specific Heat with x and y in NaxCoO2yH2O/D2O R. Jin, B.C. Sales, S. Li, D. Mandrus cond-mat/

11 dolne pole krytyczne Hc1Kazimierz Dolny’05 dolne pole krytyczne Hc1 proszek kwazi-kryształ Hc1(T)=Hc1(0)(1-(T/Tc)2) Unconventional upper- and lower-critical fields and normal-state magnetic susceptibility of the superconducting compound Na0.35CoO2·1.3H2O H. Sakurai et al. PRB 68 (2003) Evidence of large anisotropy in the magnetization of Na0.35CoO2·1.3H2O quasi-single-crystal superconductors P. Badica et al. cond-mat/

12 dolne pole krytyczne Hc1Kazimierz Dolny’05 dolne pole krytyczne Hc1 dwie metody – dwa wyniki

13 dolne pole krytyczne Hc1Kazimierz Dolny’05 dolne pole krytyczne Hc1 stos nadprzewodzących i normalnych(izolujących) płaszczyzn S-N-S(S-I-S) efekty bliskości The first critical field Hc1, and the penetration depth in dirty superconducing S/N multilayers A.A. Golubov V.M. Krasnov, Physica C 196 (1992) 177 S-I-S S-N-S

14 dolne pole krytyczne Hc1Kazimierz Dolny’05 dolne pole krytyczne Hc1 sNdN/sSdS: 1) 0 (S-I-S) 2) 2 3) 5 4) 10 5) 100

15 linia nieodwracalnościKazimierz Dolny’05 linia nieodwracalności Hirr M H D wyznaczanie linii nieodwracalności na podstawie szerokości histerezy kryteria: D=5·10-4 emu/g 1·10-3 emu/g 2·10-3 emu/g

16 linia nieodwracalnościKazimierz Dolny’05 linia nieodwracalności dopasowanie

17 linia nieodwracalnościKazimierz Dolny’05 linia nieodwracalności wpływ kryterium D na wartość wykładnika n n=1.5 odpowiada linii nieodwracalności typu Almeida-Thouless’a obserwowana w silnie zbliźniaczonych kryształach HTS lub próbkach polikrystalicznych D n≈1.4

18 linia nieodwracalnościKazimierz Dolny’05 linia nieodwracalności proszek kwazi-kryształ Critical current density and magnetic field irreversibility of Na0.35CoO21.3H2O P. Badica, T. Kondo, K. Togano Applied Phys. Lett., 84 (2004) 559 Evidence of large anisotropy in the magnetization of Na0.35CoO2·1.3H2O quasi-single-crystal superconductors P. Badica et al. cond-mat/ n=3.4

19 ? prądy krytyczne jak wyznaczyć r i Jc model Bean’aKazimierz Dolny’05 prądy krytyczne model Bean’a model Bean’a zawodzi w przypadku próbek niejednorodnych r Jc S S R r M DM H jak wyznaczyć r i Jc ?

20 prądy krytyczne 2Jc dr r t metoda Angadi’ego DJc -2Jc Jc H dH drKazimierz Dolny’05 prądy krytyczne metoda Angadi’ego dH dr -2Jc H Jc DJc Non-destructive determination of the current-carrying length scale in superconducting crystals and thin films M.A. Angadi, A.D. Caplin, J.R. Laverty, Z.X. Shen Physica C 177 (1991) 479 dr 2Jc r t

21 Kazimierz Dolny’05 prądy krytyczne metoda Angadi’ego m H m∞ dm/dH

22 Kazimierz Dolny’05 prądy krytyczne metoda Angadi’ego niejednorodnych (granularnych) cienkich warstw r2 N dysków r1 f= f≈0.9 dla sieci trójkątnej

23 Kazimierz Dolny’05 prądy krytyczne metoda Angadi’ego dla niejednorodnych (granularnych) próbek 3D F r1 r2 N dysków f≈0.74 gęste upakowanie

24 prądy krytyczne pomiary prądów krytycznych metodą Angadi’egoKazimierz Dolny’05 prądy krytyczne pomiary prądów krytycznych metodą Angadi’ego z badań mikroskopowych; r≈2.75 mm t≈0.7 mm Q≈2.95

25 prądy krytyczne Jc(2.0K,5mT)=2105 A/cm2Kazimierz Dolny’05 prądy krytyczne wyniki uzyskane metodą Angadi’ego Jc(2.0K,5mT)=2105 A/cm2

26 prądy krytyczne Jc(1.9K,0T)=5104 A/cm2Kazimierz Dolny’05 prądy krytyczne szacowanie prądów krytycznych na podstawie modelu Bean’a Jc(1.9K,0T)=5104 A/cm2 Critical current density and magnetic field irreversibility of Na0.35CoO21.3H2O P. Badica, T. Kondo, K. Togano Applied Phys. Lett., 84 (2004) 559

27 Kazimierz Dolny’05 wnioski w mokrych nadprzewodnikach istnieje parowanie trypletowe (pierwsze potwierdzenia) dolne pole krytyczne Hc1(T) „mokrych nadprzewodników” wykazuje dodatnią krzywiznę (efekt bliskości ?) linia nieodwracalności Hirr(T) opisywana jest zależnością Almeida-Thouless’a i leży poniżej wartości charakterystycznych dla HTSC gęstość prądów krytycznych mierzona metodą Angadie’go wynosi Jc(2.0K; 5mT)≈2·105 A/cm2