https://arxiv.org/abs/2310.03484

Supercurrent Distribution in Real-Space and Anomalous Paramagnetic Response in a Superconducting QuasicrystalWe theoretically study the real-space distribution of the supercurrent that flows under a uniform vector potential in a two-dimensional quasiperiodic structure. This is done by considering the attractive Hubbard model on the quasiperiodic Ammann-Beenker structure and studying the superconducting phase within the Bogoliubov-de Gennes mean-field theory. Decomposing the local supercurrent into the paramagnetic and diamagnetic components, we numerically investigate their dependencies on average electron density, temperature, and the angle of the applied vector potential. We find that the diamagnetic current locally violates the current conservation law, necessitating compensation from the paramagnetic current, even at zero temperature. The paramagnetic current shows exotic behaviors in the quasiperiodic structure, such as local currents which are oriented transversally or reversely to that of the applied vector potential.arxiv.org


논문 제출일자: 23년 10월 5일

아카이브 등재일자: 23년 10월 6일


실공간에서 초전류 분포 및 이상한 상자성 반응

Takumi Fukushima, Nayuta Takemori, Shiro Sakai, Masanori Ichioka, Anuradha Jagannathan

도쿄 대학교 고체 물리학 연구소

오카야마 대학교 연구소

오사카 대학교 양자 정보 및 양자 생물학 센터

RIKEN 물질 과학 센터

프랑스 파리-사클레 대학교 고체 물리학 연구소


Abstract

이 연구에서는 이차원 준주기적 구조에서 균일한 벡터 잠재력 하에서 흐르는 초전도 전류의 실공간 분포를 이론적으로 연구하였습니다. 이를 위해 준주기적 Ammann-Beenker 구조상의 매력적인 허바드 모델을 고려하고, Bogoliubov-de Gennes 평균장 이론 내에서 초전도 상을 연구하였습니다. 지역 초전도 전류를 상자성 및 반자성 성분으로 분해하여, 평균 전자 밀도, 온도, 그리고 적용된 벡터 잠재력의 각도에 대한 그들의 종속성을 수치적으로 조사하였습니다.


결론

이 연구에서는 완벽하게 정렬되어 있지만 이동 불변성을 가지지 않는 구조에서의 초전류의 실공간 분포에 대한 첫 번째 이론적 연구를 제시하였습니다. 이 연구에서 밝혀진 초전류의 새로운 공간 분포는 준결정 초전도체에서의 자기장에 대한 반응과 마이스너 효과를 이해하는 첫걸음입니다. 외부 필드 하에서의 스크리닝 전류 분포에 대한 보다 상세한 조사는 향후 작업을 위해 계획되어 있습니다.


준결정 초전도체란?

준결정 초전도체는 이론적으로 아직 완전히 이해되지 않은 새로운 형태의 초전도체를 말합니다.


이동 불변성이란?

"이동 불변성"이라는 말은 어떤 것이 위치를 바꿔도 모양이나 특성이 변하지 않는다는 뜻입니다. 예를 들어, 체스판 같은 경우에는 판을 움직여도 각 칸의 모양과 위치 관계는 변하지 않습니다. 이것이 이동 불변성입니다.


그런데 "이동 불변성을 가지지 않는다"는 말은 이런 성질이 없다는 것을 의미합니다. 즉, 위치를 바꾸면 모양이나 특성이 달라질 수 있다는 것입니다. 준결정 구조가 이런 예인데, 이 구조에서는 동일한 패턴이 반복되지 않습니다. 그래서 준결정 구조를 보면, 가까운 곳에서 보면 패턴이 있어 보이지만 멀리서 보면 패턴이 없어 보입니다.