利用纳米量子传感器在兆巴压强下成像氢化物超导体的迈斯纳效应与磁通俘获
超导电性
2024-03-22 v1 无序系统与神经网络
量子物理
摘要
通过直接改变微观相互作用，压强为探索凝聚相与地球物理现象提供了有力的调节手段。兆巴 regime 代表了一个令人兴奋的前沿，近期发现包括新型高温超导体以及结构与价态相变。然而，在此类高压下，许多常规测量技术失效。在此，我们展示了在兆巴压强下于金刚石压砧腔内以亚微米空间分辨率进行局域磁强计测量的能力。我们的方法利用直接植入压砧内的浅层氮空位(NV)色心；关键的是，我们选择了与NV中心内禀对称性兼容的晶体切割，以实现在兆巴压强下的功能。我们将该技术应用于表征近期发现的氢化物超导体CeH。通过同时进行磁强计与电输运测量，我们观测到超导电性的双重特征：迈斯纳效应特有的局域抗磁性以及电阻急剧下降至近零。通过局域映射迈斯纳效应与磁通俘获，我们直接成像了超导区域的几何形状，揭示了微米尺度的显著不均匀性。我们的工作将量子传感带入兆巴前沿，并实现了超氢化物材料合成的闭环优化。
引用
@article{arxiv.2306.03122,
title = {Imaging the Meissner effect and flux trapping in a hydride superconductor at megabar pressures using a nanoscale quantum sensor},
author = {Prabudhya Bhattacharyya and Wuhao Chen and Xiaoli Huang and Shubhayu Chatterjee and Benchen Huang and Bryce Kobrin and Yuanqi Lyu and Thomas J. Smart and Maxwell Block and Esther Wang and Zhipan Wang and Weijie Wu and Satcher Hsieh and He Ma and Srinivas Mandyam and Bijuan Chen and Emily Davis and Zachary M. Geballe and Chong Zu and Viktor Struzhkin and Raymond Jeanloz and Joel E. Moore and Tian Cui and Giulia Galli and Bertrand I. Halperin and Chris R. Laumann and Norman Y. Yao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.03122},
year = {2024}
}