Исследования, проводимые нами на синхротронном излучении методами рентгеновской спектроскопии поглощения (EXAFS + XANES), обнаружили присутствие аномального низкотемпературного ангармонизма в виде колебаний атомов кислорода в двухъямном потенциале как в семействе висмутатных ВТСП на основе BaBiO3 [1], так и в купратах с дырочным La(Sr)CuO4 и электронным Nd(Ce)CuO4-x типами допирования [2-4]. Наша модель диспропорционирования Bi6𝑠–O2𝑝𝜎* связи: 2BiL1O6 → BiL0O6+BiL2O6 [1] подчеркивает роль спаривания в реальном пространстве и объясняет не только диэлектрические свойства основного состояния BaBiO3, но и другие многочисленные аномалии свойств, отмеченные в обзоре [5]. Учитывая сохранение эффекта спаривания в реальном пространстве, наблюдаемое при допировании калием исходного BaBiO3 [6], мы предложили новый сценарий микроскопического механизма сверхпроводимости в Ba1−𝑥K𝑥BiO3 в виде пространственно-разделенной ферми-бозе-смеси [7, 8] и аналогичный сценарий для купратов [9, 10]. Однако наши EXAFS исследования можно рассматривать лишь как косвенное доказательство локального спаривания носителей заряда в основном состоянии исходного соединения BaBiO3 и допированных купратов La(Sr)CuO4 и Nd(Ce)CuO4-x. Тем не менее, уже в работе [1] был намечен путь получения прямого экспериментального доказательства существования спаривания в BaBiO3. Для этого нужно разрушить локальные пары электронов и дырок лазерным импульсом, резонансным с оптической щелью и наблюдать за релаксацией образовавшегося ансамбля освободившихся носителей зарядов. Недавно, совместно с группой ученых из Гамбурга, мы реализовали эту идею в pump-probe эксперименте на Европейском рентгеновском лазере на свободных электронах EuXFEL [11]. В качестве основного экспериментального метода мы использовали рентгеновскую спектроскопию поглощения с временным разрешением tr-XAS в области мягкого рентгеновского излучения на K-крае поглощения кислорода. Разрушение локальных пар электронов и дырок обеспечивалось резонансным возбуждением через оптическую щель импульсами оптического лазера с длиной волны 633 нанометров. Импульсы рентгеновского лазера позволяли снимать XAS спектры с различными временами задержки от 0.01 до 60 пикосекунд после возбуждения с фемтосекундным разрешением. Мы наблюдали сильные изменения XAS спектра, которые интерпретировали как быстрое (< 0,3 пикосекунд) разрушение пар носителей заряда и более медленную (0,3 – 0,8 пикосекунд) перестройку решетки из искаженной моноклинной структуры в новое метастабильное состояние с идеальной кубической решеткой, сохраняющееся, по крайней мере, до 60 пикосекунд после возбуждения [11]. Нам удалось впервые наблюдать трансформацию электронного спектра из двухчастичного основного в одночастичное промежуточное возбужденное состояние в течение первой пикосекунды после возбуждения, в «холодной», еще не возбужденной решетке. Это позволило не только объяснить процесс диспропорционирования связи, но и доказать, что именно спаривание носителей заряда определяет природу основных аномальных свойств системы. В результате мы получили прямое экспериментальное доказательство существования спаривания носителей заряда в реальном пространстве в BaBiO3.
1. A.P. Menushenkov and K.V. Klementev, J. Phys.: Condens. Matter. 12, 3767 (2000).
2. A.P. Menushenkov, A.V.Kuznetsov, R.V. Chernikov, et al. Z. Kristallogr. 225, 487 (2010).
3. A.P.Menushenkov, R.V.Chernikov, A.A.Ivanov, et al., J. of Physics: Conf. Ser. 190, 012093 (2009).
4. A.P. Menushenkov, A.V. Kuznetsov, R.V. Chernikov, et al., J. of Supercond. Novel. Magn. 27, 925 (2014).
5. S. Uchida, K. Kitazawa, and S. Tanaka, Phase Transitions 8, 95 (1987).
6. А.П.Менушенков, М.И.Еремец, И.А.Троян, Письма в ЖЭТФ 77, 620 (2003).
7. А.П. Менушенков, К.В. Клементьев, А.В. Кузнецов, М.Ю. Каган, ЖЭТФ 120, 700 (2001).
8. A.P. Menushenkov, K.V. Klementev, A.V. Kuznetsov, M.Y. Kagan, J. Supercond. Novel Magn. 29, 701 (2016).
9. A.P. Menushenkov, J. Synchrotr. Radiat. 10, 369 (2003).
10. A.P. Menushenkov, A.V. Kuznetsov, R.V. Chernikov, et al., J. Surf. Invest. 7, 407 (2013).
11. A.P. Menushenkov, A. Ivanov, V. Neverov, et al., Phys. Rev. Research 6, 023307 (2024).
Настоящий сайт содержит информацию о будущих и прошлых докладах по тематике фазовых переходах, и не только. Здесь же можно предложить тему доклада и докладчиков и загрузить тезисы, используя кнопку «Метаданные», а также прислать презентацию и заказать пропуск для прохода в ФИАН.
Контакты: Алла Евгеньевна Петрова, секретарь семинара (petrovaae@lebedev.ru)