המחקר של מעברי פאזה קוונטיים, במיוחד הייחודיות הקוונטית של גריפית', התקדם עם צוות בראשות Jian-Hao Chen שחקר תופעה זו בגבישים בודדים בתפזורת לא קונבנציונליים בטמפרטורות גבוהות של CaFe1-xNixAsF. הם צפו בסינגולריות קוונטית חזקה של גריפית' המושפעת משדות מגנטיים, מה שמרמז על האוניברסליות הפוטנציאלית של תופעה זו במוליכי-על תלת מימדיים ולא שגרתיים, מה שיכול לשפר את ההבנה של מנגנוני מוליכות-על בטמפרטורה גבוהה.
מאמר חדש חוקר את הייחודיות הקוונטית של גריפית' במעברי פאזה, תוך התמקדות במחקרים עדכניים שיכולים להרחיב את ההבנה שלנו לגבי מוליכות-על בטמפרטורה גבוהה בחומרים לא קונבנציונליים.
חקר מעברי פאזה קוונטיים אקזוטיים הפכה זה מכבר למוקד מרכזי בפיזיקת החומר המעובה. תופעה קריטית במעבר פאזה נקבעת כולה על ידי מעמד האוניברסליות שלה, הנשלט על ידי פרמטרים מרחביים ו/או סדר ונשאר בלתי תלוי בפרטים מיקרוסקופיים. מעברי פאזה קוונטיים, תת-קבוצה של מעברי פאזה, מתרחשים עקב תנודות קוונטיות ומכוונים לפי פרמטרים ספציפיים של מערכת בגבול הטמפרטורה האפסית.
מעבר פאזה מוליך-מבודד/מתכת הוא דוגמה קלאסית למעבר פאזה קוונטי, אשר נחקר באינטנסיביות במשך יותר מ-40 שנה. ההפרעה נחשבת לאחד מגורמי ההשפעה החשובים ביותר, ולכן זכתה לתשומת לב רחבה. במהלך מעברי הפאזות, המערכת בדרך כלל עומדת בשינויי קנה מידה, כך שמעמד האוניברסליות יאופיין במעריך קריטי יחיד. לעומת זאת, הייחודיות של הסינגולריות הקוונטית של גריפית' היא בכך שהיא שוברת את חוסר קנה המידה המסורתי, היכן שמופיעה פיזיקה אקזוטית.
איור 1: מעבר שלב מוליך-על-מתכת מונע על ידי שדה מגנטי עם מספר נקודות קריטיות קוונטיות ב-CaFe1-xNixAsF. קרדיט: Science China Press
Singularity Griffith במערכות קוונטיות
הפיזיקה של הייחודיות של גריפית'ס מתוארכת לשנת 1969, כאשר הפיזיקאי האמריקני גריפית'ס הציע סוג של מעבר פאזה שבו ניתוק אי-השוואת קנה המידה. במקרה זה, המעריך הקריטי נוטה להתפצל במקום להישאר קבוע. הסינגולריות הקוונטית של גריפית מתייחסת לסינגולריות הגריפית'ית במעבר פאזה קוונטי.
מאז הצעת הסינגולריות הקוונטית של גריפית', היא נצפתה רק בסרטי מוליכי-על קונבנציונליים בממדים נמוכים ובכמה פרומגנטים תלת-ממדיים. קיומה של יחידות גריפית קוונטית במוליכי-על תלת-ממדיים ובמוליכים לא שגרתיים בטמפרטורות גבוהות טרם אושר בניסוי. אישור כזה ישפוך אור על ההבנה של מנגנונים במוליכות-על לא שגרתית בטמפרטורות גבוהות.
איור 2: דיאגרמת פאזה B-T של הסינגולריות הקוונטית של גריפית'ס במוליך-על אנזוטרופי תלת מימדי. קרדיט: Science China Press
לאחרונה, קבוצת מחקר בראשות ג'יאן-האו צ'ן, חוקרת במרכז הבינלאומי לחומרים קוונטיים בבית הספר לפיזיקה באוניברסיטת פקין, באקדמיה למדעי המידע הקוונטי של בייג'ינג ובמעבדת המפתח לפיזיקה וכימיה של ננו-מכשירים של אוניברסיטת פקין, ערכה מחקר על הייחודיות הקוונטית של גריפית' ב-CaFe בכמויות גדולות לא קונבנציונליות בטמפרטורה גבוהה מוליכים על גביש יחיד.1-xניאיקסAsF. הם ושותפי הפעולה שלהם גידלו סדרה של CaFe עם תת-דומם באיכות גבוהה1-xניאיקסAsF אוסף גבישים בודדים בתפזורת בפעם הראשונה וצפה בהתפתחות של סינגולריות קוונטית גריפית קוונטית כמו-דו-מימדית לתלת-ממדית במעברי פאזה של מוליך-על-מתכת המונעים על ידי שדות מגנטיים.
הם מצאו את הסינגולריות הקוונטית של גריפית' חזקה שיכולה להימשך עד 5.3 K, והיא יכולה להיות מושרה בגבישים על ידי שדות מגנטיים מקבילים ואנכיים כאחד. מחקר זה לא רק חושף את האוניברסליות של הסינגולריות הקוונטית של גריפית במערכות מוליכות-על תלת-ממדיות ולא שגרתיות בטמפרטורות גבוהות, אלא גם מנבא את האפשרות למצוא מצבי גריפית קוונטיים במשפחות מוליכות-על בטמפרטורה גבוהה יותר לא-שגרתיים (כלומר, מבוססי ניקל ונחושת- מוליכים מבוססים), אשר עשויים לקדם עוד יותר את ההבנה של מנגנוני מוליכות-על לא קונבנציונליים בטמפרטורה גבוהה.
