論文の概要: Uncovering origins of heterogeneous superconductivity in La$_3$Ni$_2$O$_7$ using quantum sensors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.02429v1
• Date: Thu, 02 Oct 2025 18:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-06 16:35:52.110087
• Title: Uncovering origins of heterogeneous superconductivity in La$_3$Ni$_2$O$_7$ using quantum sensors
• Title（参考訳）: 量子センサを用いたLa$_3$Ni$_2$O$_7$の不均一超伝導の起源の解明
• Authors: Srinivas V. Mandyam, Esther Wang, Zhipan Wang, Bijuan Chen, Nishan C. Jayarama, Anmay Gupta, Eric A. Riesel, Valery I. Levitas, Christopher R. Laumann, Norman Y. Yao,
• Abstract要約: 最近の発見では、ある種の電気化学式ニッケル酸化物が高圧下で高いT_c$まで超伝導されていることが驚きであった。 超伝導状態のメカニズムは 実験的に不明です
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.23760462848574435
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The family of nickelate superconductors have long been explored as analogs of the high temperature cuprates. Nonetheless, the recent discovery that certain stoichiometric nickelates superconduct up to high $T_c$ under pressure came as a surprise. The mechanisms underlying the superconducting state remain experimentally unclear. In addition to the practical challenges posed by working in a high pressure environment, typical samples exhibit anomalously weak diamagnetic responses, which have been conjectured to reflect inhomogeneous `filamentary' superconducting states. We perform wide-field, high-pressure, optically detected magnetic resonance spectroscopy to image the local diamagnetic responses of as grown La$_3$Ni$_2$O$_7$ samples \emph{in situ}, using nitrogen vacancy quantum sensors embedded in the diamond anvil cell. These maps confirm significant inhomogeneity of the functional superconducting responses at the few micron scale. By spatially correlating the diamagnetic Meissner response with both the local tensorial stress environment, also imaged \emph{in situ}, and stoichiometric composition, we unravel the dominant mechanisms suppressing and enhancing superconductivity. Our wide-field technique simultaneously provides a broad view of sample behavior and excellent local sensitivity, enabling the rapid construction of multi-parameter phase diagrams from the local structure-function correlations observed at the sub-micron pixel scale.
• Abstract（参考訳）: 硝酸塩超伝導体の族は、高温の銅酸化物のアナログとして長い間研究されてきた。 しかし、最近、ある種の化学量計が超伝導体を高圧下でのT_c$まで高めるという発見は驚きだった。 超伝導状態のメカニズムは実験的に不明である。 高圧環境での作業によって生じる現実的な課題に加えて、典型的なサンプルは不均一に弱い反磁性反応を示し、これは不均一な「破壊的」超伝導状態を反映していると推測されている。 ダイヤモンドアンビルセルに埋め込まれた窒素空孔量子センサを用いて,La$_3$Ni$_2$O$_7$サンプルの局所磁気応答を撮像するために,広視野,高圧,光学的に検出された磁気共鳴分光を行う。 これらの写像は、少数のミクロンスケールで機能的超伝導応答の顕著な不均一性を確認する。 局所的なテンソル応力環境, \emph{in situ}, and stoichiometric composition と反磁性マイスナー反応を空間的に関連付けることにより, 超伝導を抑制・促進する支配的な機構を解明する。 本手法は, サブミクロン・ピクセル・スケールで観測された局所構造-関数相関から多パラメータ位相図を高速に構築し, 試料挙動の広視野化と局所感度の向上を実現する。

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