Prawo domów

Wykres log-log gęstości cieczy nadciekłej w funkcji iloczynu przewodnictwa stałego i temperatury krytycznej dla: miedzianów ( płaszczyzna ab i oś c ), pniktydów, pierwiastków, TiN, Ba _1−x K _x BiO ₃ , MgB ₂ , związków organicznych SC, fulereny, ciężki fermion CeCoIn ₅ , SC Tl _x Pb _1−x Te i Y ₂ C ₂ I ₂ . Szary pasek odpowiada ρ _s0 = (110 ± 60) σ _dc T _c (jednostki są takie same jak w oryginalnej pracy Nature).

W przypadku nadprzewodnictwa prawo Homesa jest zależnością empiryczną, która stwierdza, że ​​temperatura krytyczna nadprzewodnika ( T _c ) jest proporcjonalna do siły stanu nadprzewodnictwa dla temperatur znacznie poniżej T _c bliskich zeru (nazywanej również w pełni uformowaną gęstością nadciekłości, ${\ Displaystyle \ rho _ {s0}}$ ) pomnożone przez rezystywność elektryczną ${\ displaystyle \ rho _ {dc}}$ mierzone tuż powyżej temperatury krytycznej. W miedzianowych nadprzewodnikach wysokotemperaturowych zależność ma postać

${\ Displaystyle \ rho _ {dc} ^ {\ alfa} \, \ rho _ {s0} ^ {\ alfa} / 8 \ simeq 4,4 \, T_ {c }}$ ,

lub alternatywnie

$\ Displaystyle \ rho _ {s0} ^ {\ alfa} / 8 \ simeq 4,4 \, \ sigma _ {dc} ^ {\ alfa} \, T_ {c }}$ .

Wiele nowych nadprzewodników jest anizotropowych, więc rezystywność i gęstość cieczy nadciekłych są wielkościami tensorowymi; indeks $.$ oznacza kierunek krystalograficzny, wzdłuż którego mierzone są te wielkości Zauważ, że to wyrażenie zakłada, że ​​zarówno przewodnictwo, jak i temperatura zostały przekształcone w jednostkach cm ^-1 (lub s ^-1 ), a gęstość cieczy nadciekłej ma jednostki cm ^-2 (lub s ^-2 ); stała jest bezwymiarowa. Oczekiwana postać nadprzewodnika z brudną granicą BCS ma nieco większą stałą liczbową ~ 8,1.

Prawo to zostało nazwane na cześć fizyka Christophera Homesa i zostało po raz pierwszy przedstawione w Nature z 29 lipca 2004 r., a także było tematem artykułu Jana Zaanena w News and Views w tym samym numerze, w którym spekulował on, że wysokie temperatury przemian obserwowane w nadprzewodniki miedzianowe są, ponieważ stany metaliczne w tych materiałach są tak lepkie, jak pozwalają na to prawa fizyki kwantowej. Bardziej szczegółowa wersja tej relacji skalowania pojawiła się później w Physical Review B ₀₀₀₀ w 2005 r., w którym argumentowano, że każdy materiał, który spada na linię skalowania, prawdopodobnie znajduje się w brudnej granicy (długość koherencji nadprzewodnictwa ξ jest znacznie większa niż średnia swobodna ścieżka stanu normalnego l , ξ ≫ l ); jednak artykuł Vladimira Kogana w Physical Review B z 2013 roku wykazał, że relacja skalowania jest ważna nawet wtedy, gdy ξ ~ l , sugerując, że tylko materiały w czystej granicy (ξ ≪ l ) spadną z tej linii skalowania.

Francis Pratt i Stephen Blundell argumentowali, że w nadprzewodnikach organicznych łamane jest prawo Homesa . Praca ta została po raz pierwszy przedstawiona w Physical Review Letters w marcu 2005 r. Z drugiej strony Sasa Dordevic i współpracownicy wykazali niedawno, że jeśli przewodnictwo prądu stałego i gęstość cieczy nadciekłej są mierzone na tej samej próbce w tym samym czasie za pomocą spektroskopii impedancji w podczerwieni lub mikrofal, to nadprzewodniki organiczne rzeczywiście spadają na uniwersalną linię skalowania, wraz z wieloma innymi egzotycznymi nadprzewodnikami. Ta praca została opublikowana w Scientific Reports w 2013 roku.