Detección de un estado de onda de densidad de par en UTe₂

Área de la Ciencia:

• Física de la materia condensada
• Los materiales cuánticos
• Superconductividad

Sus antecedentes:

• Los superconductores topológicos de triplete de espín poseen propiedades electrónicas únicas cruciales para la información cuántica.
• UTe2 es un candidato para la superconductividad topológica, pero su parámetro de orden y las posibles fases coexistentes siguen sin estar claras.
• Las ondas de densidad entrelazadas, incluidas las ondas de densidad de carga (CDW) y las ondas de densidad de par (PDW), pueden influir en los estados superconductores.

Objetivo del estudio:

• Investigar la posible existencia de un estado de onda de densidad de par (PDW) en UTe2.
• Visualizar y caracterizar la brecha de energía de emparejamiento en UTe2 con alta resolución de energía.
• Comprender la relación entre el estado de CDW recién descubierto y los estados potenciales de PDW en UTe2.

Principales métodos:

• Se empleó microscopía de túnel de barrido superconductora (STM) con resolución de energía de microelectronvoltios (μeV).
• Visualización de la brecha de energía de emparejamiento para detectar modulaciones espaciales indicativas de PDW.
• Imágenes simultáneas de los estados PDW y CDW para analizar su relación espacial y fase.

Principales resultados:

• Se detectaron tres estados distintos de PDW en UTe2, cada uno con modulaciones de aproximadamente 10 μeV.
• Los vectores de onda de las PDW observadas (Pi) eran indistinguibles de los del estado CDW existente (Qi).
• Se observó un desplazamiento de fase espacial consistente de aproximadamente π entre los estados de PDW (Pi) y CDW (Qi).

Conclusiones:

• El estado de PDW observado en UTe2 se identifica como un PDW de espín triple, consistente con la naturaleza de UTe2 como un superconductor de espín triple.
• Este descubrimiento representa la primera observación de un estado de PDW de espín triple en un superconductor, distinto de su existencia en el superfluido 3He.
• Los hallazgos abren nuevas posibilidades para explorar estados electrónicos exóticos y sus aplicaciones en el procesamiento de información cuántica.