論文の概要: Probing Vortex Dynamics in 2D Superconductors with Scanning Quantum Microscope

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.03003v1
• Date: Mon, 05 May 2025 20:02:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-07 18:50:11.120043
• Title: Probing Vortex Dynamics in 2D Superconductors with Scanning Quantum Microscope
• Title（参考訳）: 走査型量子顕微鏡による2次元超伝導体の渦ダイナミクスの研究
• Authors: Sreehari Jayaram, Malik Lenger, Dong Zhao, Lucas Pupim, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Ruoming Peng, Marc Scheffler, Rainer Stöhr, Mathias S. Scheurer, Jurgen Smet, Jörg Wrachtrup,
• Abstract要約: 本研究では、走査型量子顕微鏡を用いて、2次元超伝導体2H-NbSe2の局所磁気応答を探索する。 本技術は, 超伝導渦を高感度で, 空間分解能を30nmまで高感度で静的かつ動的に検出することを可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.923060600606383
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The visualization of the magnetic responses of a two-dimensional (2D) superconducting material on the nanoscale is a powerful approach to unravel the underlying supercurrent behavior and to investigate critical phenomena in reduced dimensions. In this study, scanning quantum microscopy is utilized to explore the local magnetic response of the 2D superconductor 2H-NbSe2. Our technique enables both static and dynamic sensing of superconducting vortices with high sensitivity and a spatial resolution down to 30 nm, unveiling unexpected phenomena linked to the intrinsic 2D nature of the superconductor, which are challenging to detect with more conventional local probes. Vortices do not arrange in a hexagonal lattice, but form a distorted vortex glass with expanding vortex size. A vortex can exhibit strong local dynamics due to thermal excitation. As the critical temperature is approached, a clear melting of the vortex glass is identified, leading to distinct configurations under different cooling conditions. Vortex fluctuations can also be probed through spin Hahn-echo measurements, which reveal the spin decoherence even well below the critical temperature -- and, intriguingly, enhanced decoherence at lower temperatures. Spatiotemporal microscopy of the magnetic dynamics associated with vortex excitations and fluctuations provides direct evidence of 2D superconducting phenomena at the nanoscale.
• Abstract（参考訳）: ナノスケール上の2次元超伝導材料の磁気応答の可視化は、下層の超電流挙動を解明し、縮小次元における臨界現象を解明するための強力なアプローチである。 本研究では、走査型量子顕微鏡を用いて、2次元超伝導体2H-NbSe2の局所磁気応答を探索する。 本手法は, 超伝導渦を高感度かつ空間分解能で静的かつ動的に検出することを可能にし, 従来の局所プローブでは検出が困難であった超伝導体の固有2次元特性に関連する予期せぬ現象を明らかにする。 渦は六角形格子に配列しないが、渦の大きさが拡大した歪んだ渦ガラスを形成する。 渦は熱励起により強い局所ダイナミクスを示す。 臨界温度に近づくと、渦ガラスの透明な融解が同定され、異なる冷却条件下で異なる構成となる。 ボルテックスの揺らぎはスピン・ハーン・エチョの測定を通しても観測でき、これは臨界温度よりかなり低いスピンのデコヒーレンスを明らかにし、興味深いことに低い温度でのデコヒーレンスを高める。 渦励起とゆらぎに関連する磁気力学の時空間顕微鏡は、ナノスケールにおける2次元超伝導現象の直接的な証拠となる。

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