Descubrimiento de la superconductividad de línea nodal en cristales quirales

Área de la Ciencia:

• Física de la materia condensada
• Ciencia de los materiales cuánticos
• Química del estado sólido

Sus antecedentes:

• Los cristales quirales exhiben fenómenos cuánticos únicos debido a su mano estructural, topología de banda, acoplamiento de espín-órbita (SOC) y correlaciones electrónicas.
• La superconductividad no convencional (SC) en estos materiales está poco explorada debido a la escasez de candidatos a cristales quirales adecuados.

Objetivo del estudio:

• Descubrir y caracterizar la superconductividad no convencional en la familia de cristales quirales LaRhSi.
• Investigar el papel del acoplamiento espín-órbita (SOC) y las correlaciones electrónicas en la conducción de fenómenos cuánticos exóticos, incluida la superconductividad.

Principales métodos:

• Espectroscopia de espín de muones (μSR) para sondear las propiedades magnéticas y los mecanismos de SC.
• Primeros cálculos de la estructura de la banda para entender la topología electrónica.
• Teoría de la perturbación para modelar la aparición de la superconductividad topológica.

Principales resultados:

• Descubrimiento de SC no convencional en la familia La, Rh, Ir, Si, con una estructura quiral de doble hélice y fermiones exóticos multifold.
• LaRhSi exhibe superconductividad con vacíos completos, mientras que LaIrSi muestra SC de línea nodal topológica debido al SOC mejorado de la sustitución de Ir.
• Un modelo demuestra que el SOC isotrópico, no el SOC anisotrópico típicamente requerido para el emparejamiento de tripletes, impulsa el SC de línea nodal.

Conclusiones:

• Establece una nueva clase de materiales quirales que albergan superconductividad no convencional.
• Revela un nuevo mecanismo para el SC de línea nodal impulsado por SOC isotrópico, ampliando el alcance de la investigación de superconductores no convencionales.
• Propone un diagrama de fase para identificar y diseñar SC en cristales quirales y sugiere una mayor exploración en otros superconductores quirales.