Дмитриенко Владимир Евгеньевич (ИК РАН)

    В начале доклада мы обсудим загадочный фазовый переход в кристаллах URu2Si2, для которого на протяжении почти сорока лет не могут определить параметр порядка, несмотря на большое число весьма изощрённых моделей (см. обзоры [1]). Формально проблема состоит в том, что наблюдающиеся в точке перехода очень малые изменения физических свойств не могут объяснить большого скачка теплоёмкости (отсюда и название «скрытый порядок»). Логика нашего подхода весьма простая [2]: пусть при переходе вообще не происходит нарушения пространственной симметрии (поэтому его и не видят современные инструменты структурных исследований), а переход оказывается, тем не менее, второго рода, так как в нём нарушается только симметрия обращения времени. А именно, возникает нетривиальное вихревое магнитное упорядочение с такой же симметрией 4/mmm, как у высокотемпературной фазы. Мы показали, что высокая симметрия накладывает очень сильные ограничения на распределение намагниченности M(r) внутри атомов, делая его сильно неоднородным и неколлинеарным. Внутри каждого атома урана распределение намагниченности оказалось симметрийно эквивалентным двум тороидным вихрям с противоположно направленными тороидными моментами. Проведённые нами DFT вычисления с учётом спин-орбитального взаимодействия (пакет Quantum ESPRESSO) показали, что такие экзотические структуры энергетически выгодны по сравнению с немагнитными структурами. Наши результаты показывают, что скрытый порядок этого типа можно экспериментально обнаружить с помощью нейтронной дифракции, измеряя магнитный вклад в определённые кристаллические рефлексы.

    Другое интересное упорядочение может возникать в сверхпроводящих кристаллах рения, где недавно с помощью μSR была обнаружена спонтанная намагниченность [3,4], связанная с нарушением симметрии обращения времени. Однако метод μSR даёт информацию о намагниченности только в отдельных точках элементарной ячейки, где происходит остановка мюона. При появлении сверхпроводимости не нарушается пространственную симметрию рения (группа P63/mmc). Мы изучили симметрию и провели первопринципные расчёты возможных магнитных структур в рении с помощью пакета Quantum ESPRESSO, которые также будут представлены.


[1] J. A. Mydosh et al. Rev. Mod. Phys. 83 1301 (2011); J. Phys.: Cond. Matter 32 143002 (2020).
[2] V. E. Dmitrienko, V. A. Chizhikov, The hidden order in URu2Si2: Symmetry-induced antitoroidal vortiсes. Phys. Rev. B 98, 165118 (2018).
[3] B.M. Huddart, et al., Intrinsic Nature of Spontaneous Magnetic Fields in Superconductors with Time-Reversal Symmetry Breaking, Phys. Rev. Lett. 127, 237002 (2021).
[4] G. Csire, et al., Magnetically textured superconductivity in elemental rhenium. Phys. Rev. B. 106, L020501 (2022).

Презентация (.pdf)