Forschung: Chirale Supraleitung in Sr2RuO4

Strontiumruthanat (Sr₂RuO₄) ist ein Modelsystem für unkonventionelle Supraleitung. Die elektronische Struktur im normalleitenden Zustand ist mit hoher Präzision bekannt, dennoch ist die Supraleitung in diesem Material nicht vollständig verstanden. Es gibt experimentelle Hinweise dafür, dass der supraleitende Ordnungsparameter zwei Komponenten hat und chiral ist. Dies wurde jedoch kontrovers diskutiert, insbesondere seit vor ca. 2 Jahren entdeckt wurde, daß der Spin-Anteil der supraleitenden Wellenfunktion antisymmetrisch ist. Deshalb ist eine definitive Identifizierung der supraleitenden Wellenfunktion für das Forschungsgebiet der unkonventionellen Supraleitung sehr wichtig.

In dieser Arbeit berichten wir über Ergebnisse der Nullfeld-Myonenspinrelaxation – einer extrem sensitiven Methode zum Nachweis von schwachem Magnetismus – an Sr₂RuO₄ unter uniaxialem Druck. Wir beobachten eine druckinduzierte Aufspaltung der kritischen Temperatur für die Supraleitung und der Temperatur, unterhalb der spontan interne Magnetfelder von der Größenordnung von 0.5 G auftreten. Dies ist konsistent mit der Erwartung für einen zweikomponentigen chiralen Ordnungsparameter und kann nicht durch eine konventionelle magnetische Ordnung erklärt werden. Weiterhin berichten wir erstmalig die Existenz einer langreichweitigen magnetischen Spin-Dichte-Wellen-Ordnung oberhalb eines kritischen uniaxialen Druckes, bei dem die Fermifläche in Sr₂RuO₄ einen Lifshitz-Übergang zeigt.

V. Grinenko, S. Ghosh, R. Sarkar, J.-C. Orain, A. Nikitin, M. Elender, D. Das, Z. Guguchia, F. Brückner, M. E. Barber, J. Park, N. Kikugawa, D. A. Sokolov, J. S. Bobowski, T. Miyoshi, Y. Maeno, A. P. Mackenzie, H. Luetkens, C. Hicks, H.-H. Klauss,
Split superconducting and time-reversal symmetry-breaking transitions in Sr₂RuO₄ under stress,
Nat. Phys. (2021) (arXiv)