RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 12, 2025
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Cтатьи, принятые к публикации
Обзоры актуальных проблем


Спаривание в реальном пространстве и образование ферми-бозе смеси в семействе сверхпроводящих оксидов на основе BaBiO3

 а,  б, в
а Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Каширское шоссе 31, Москва, 115409, Российская Федерация
б Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», ул. Мясницкая 20, Москва, 101000, Российская Федерация
в Институт физических проблем им. П.Л. Капицы РАН, ул. Косыгина 2, Москва, 119334, Российская Федерация

Недавно с использованием излучения рентгеновского лазера на свободных электронах было получено первое прямое экспериментальное доказательство существования спаренного состояния носителей заряда в реальном пространстве в родительском соединении BaBiO3 семейства высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) (висмутатов), имеющих перовскито-подобную структуру, аналогичную структуре купратных ВТСП. В результате были подтверждены основные положения ранее сформулированной нами модели пространственно-разделенной ферми-бозе смеси в которой был предложен новый оригинальный механизм высокотемпературной сверхпроводимости в висмутатах. В настоящем обзоре мы представляем развитие этой модели на основе результатов, полученных на рентгеновском лазере на свободных электронах, и подробно рассматриваем полную фазовую диаграмму сверхпроводящего и нормального состояния в оксидах висмута Ba1-хKхBiO3 при различных концентрациях допирования калием. Мы обсуждаем при этом новые уникальные квантовые состояния вещества в виде бозонного диэлектрика (полупроводника) с исходно спаренными носителями заряда и двумя энергетическими щелями и бозонного металла, шунтированного фермионной компонентой, и приводим экспериментальные доказательства того, что именно локальное спаривание электронов и дырок ответственно за совокупность основных аномальных свойств семейства висмутатов. Учитывая большое количество аналогий в особенностях поведения различных семейств перовскитных сверхпроводников, мы полагаем, что наша работа даст новый импульс к пониманию природы высокотемпературной сверхпроводимости в оксидах висмута и других семействах, включая купратные ВТСП.

Ключевые слова: высокотемпературная сверхпроводимость, структура перовскита, ферми-бозе смесь, спаривание в реальном пространстве
DOI: 10.3367/UFNr.2025.09.040028
Цитата: Менушенков А П, Каган М Ю "Спаривание в реальном пространстве и образование ферми-бозе смеси в семействе сверхпроводящих оксидов на основе BaBiO3" УФН, принята к публикации

Поступила: 8 апреля 2025, доработана: 5 сентября 2025, 10 сентября 2025

English citation: Menushenkov A P, Kagan M Yu “Real-space pairing and formation of a Fermi—Bose mixture in the family of superconducting oxides based on BaBiO3” Phys. Usp., accepted; DOI: 10.3367/UFNe.2025.09.040028

Список литературы (137) ↓ Похожие статьи (16)

  1. Rice T M, Sneddon L Phys. Rev. Lett. 47 689 (1981)
  2. Varma C M Phys. Rev. Lett. 61 2713 (1988)
  3. Anderson P W Phys. Rev. Lett. 34 953 (1975)
  4. Черник И А Письма в ЖЭТФ 48 550 (1988); Chernik I A JETP Lett. 48 596 (1988)
  5. Miyake K Prog. Theor. Phys. 69 1794 (1983)
  6. Khomskii D I Transition Metals Compounds (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2014)
  7. Menushenkov A Physica B 295 (1995)
  8. Ignatov A, Menushenkov A, Chernov V Physica C 271 32 (1996)
  9. Менушенков А П Письма в ЖЭТФ 67 977 (1998); Menushenkov A P JETP Lett. 67 1034 (1998)
  10. Menushenkov A P, Klementev K V J. Phys. Condens. Matter 12 3767 (2000)
  11. Balzarotti A Solid State Commun. 49 887 (1984)
  12. Bouwmeester R L, Brinkman A Rev. Phys. 6 100056 (2021)
  13. <?twb=.45w>Менушенков А П Письма в ЖЭТФ 121 589 (2025); Menushenkov<?twb> A P JETP Lett. 121 562 (2025)
  14. Menushenkov A P Phys. Rev. Research 6 023307 (2024)
  15. Menushenkov A P ЖЭТФ 120 700 (2001); Menushenkov A P J. Exp. Theor. Phys. 93 615 (2001)
  16. Menushenkov A P Physica B 31 (2002)
  17. Menushenkov A P J. Supercond. Novel Magn. 29 701 (2016)
  18. Sleight A, Gillson J, Bierstedt P Solid State Commun. 17 27 (1975)
  19. Bednorz J G, M<$>ddot {rm u}<$>ller K A Z. Phys. B 64 189 (1986)
  20. Mattheiss L F, Gyorgy E M, Johnson D W Phys. Rev. B 37 3745 (1988)
  21. Uchida S, Kitazawa K, Tanaka S Phase Transit. 8 95 (1987)
  22. Cox D, Sleight A Solid State Commun. 19 969 (1976)
  23. Cox D, Sleight A Acta Cryst. B 35 1 (1979)
  24. Franchini C, Kresse G, Podloucky R Phys. Rev. Lett. 102 256402 (2009)
  25. Qvarford M Phys. Rev. B 54 6700 (1996)
  26. Plumb N C Phys. Rev. Lett. 117 037002 (2016)
  27. Mattheiss L F, Hamann D R Phys. Rev. B 26 2686 (1982)
  28. Mattheiss L F, Hamann D R Phys. Rev. B 28 4227 (1983)
  29. Khazraie A Phys. Rev. B 97 075103 (2018)
  30. Dalpian G M Phys. Rev. B 98 075135 (2018)
  31. Jurczek E, Rice T M Europhys. Lett. 1 225 (1986)
  32. Sarkar S Nano Lett. 21 8433 (2021)
  33. Merz M Europhys. Lett. 72 275 (2005)
  34. Менушенков А П, Протасов Е А, Чубунова Е В Физика твердого тела 23 3703 (1981)
  35. Foyevtsova K Phys. Rev. B 91 121114 (2015)
  36. Bharath M J. Phys. Condens. Matter 32 055504 (2019)
  37. Mott N Supercond. Sci. Technol. 59 (1991)
  38. Taraphder A Phys. Rev. B 52 1368 (1995)
  39. Taraphder A Int. J. Mod. Phys. B 10 863 (1996)
  40. Micnas R, Ranninger J, Robaszkiewicz S Rev. Mod. Phys. 62 113 (1990)
  41. Bischofs I B, Kostur V N, Allen P B Phys. Rev. B 65 115112 (2002)
  42. Unger P, Fulde P Phys. Rev. B 47 8947 (1993)
  43. Anderson P W Proc. of the Varenna Summer School, Varenna, Italy, 1987
  44. Zhang F C, Rice T M Phys. Rev. B 37 3759 (1988)
  45. LH Q Phys. Rev. B 44 4674 (1991)
  46. Kagan M Yu, Rice T M J. Phys. Condens. Matter 6 3771 (1994)
  47. Kagan M Yu Phys. Rev. B 57 5995 (1998)
  48. Kagan M Yu Low Temp. Phys. 37 1046 (2011)
  49. Emery V J, Kivelson S, LH Q Phys. Rev. Lett. 64 475 (1990)
  50. Pei S Phys. Rev. B 41 4126 (1990)
  51. Sugai S Phys. Rev. B 35 3621 (1987)
  52. Менушенков А П, Еремец М И, Троян И А Письма в ЖЭТФ 77 620 (2003); Menushenkov A P, Eremets M I, Troyan I A JETP Lett. 77 521 (2003)
  53. Mankowsky R Struct. Dyn. 4 044007 (2017)
  54. Mitrano M Sci. Adv. 3346 (2019)
  55. Baykusheva D R Phys. Rev. X 12 011013 (2022)
  56. Jang H Sci. Adv. 0832 (2022)
  57. Gerasimova N J. Synchrotron Rad. 29 1299 (2022)
  58. Kobayashi K Phys. Rev. B 59 15100 (1999)
  59. Namatame H Phys. Rev. B 48 16917 (1993)
  60. Lukyanov A E Phys. Rev. Research 2 043207 (2020)
  61. Tajima S Phys. Rev. B 32 6302 (1985)
  62. Tajima S Phys. Rev. B 35 696 (1987)
  63. Geballe T H, Moyzhes B Y Physica C 1821 (2000)
  64. Agterberg D F Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 11 231 (2020)
  65. Bo<$>check{rm z}<$>ovi<$>acute {rm c}<$> I, Levy J Nature Phys. 16 712 (2020)
  66. Bastiaans K M Science 374 608 (2021); Bastiaans K M
  67. Cheng G Nature 521 196 (2015)
  68. Eagles D M Phys. Rev. 186 456 (1969)
  69. Hellman E S Phys. Rev. B 44 9719 (1991)
  70. Hellman E S, Hartford J E H Phys. Rev. B 52 6822 (1995)
  71. Nagoshi M J. Phys. Condens. Matter 4 5769 (1992)
  72. Wertheim G K, Remeika J P, Buchanan D N E Phys. Rev. B 26 2120 (1982)
  73. Wagener T J Phys. Rev. B 40 4532 (1989)
  74. Pudelko W R Physica B 591 412226 (2020)
  75. Kagan M Yu Modern Trends in Superconductivity and Superfluidity (Dordrecht: Springer, 2013)
  76. Kagan M Yu, Bianconi A Condens. Matter 4 51 (2019)
  77. Каган М Ю Письма в ЖЭТФ 117 754 (2023); Kagan M Yu JETP Lett. 117 755 (2023)
  78. Каган М Ю ЖЭТФ 166 89 (2024); Kagan M Yu J. Exp. Theor. Phys.
  79. Каган М Ю, Мазур Е А ЖЭТФ 159 696 (2021); Kagan M Yu, Mazur E A J. Exp. Theor. Phys. 132 596 (2021)
  80. Kagan M Yu Phys. Rev. B 57 5995 (1998)
  81. Kagan M Yu Physica B 447 (2000)
  82. Каган М Ю Письма в ЖЭТФ 103 822 (2016); Kagan M Yu JETP Lett. 103 728 (2016)
  83. Iksanov R Sh, E.A. Mazur E A, Kagan M Yu J. Phys. Conf. Ser. 2036 012019 (2021)
  84. Turlapov A V, Kagan M Yu J. Phys. Condens. Matter 29 383004 (2017)
  85. Каган М Ю, Турлапов А В УФН 189 225 (2019); Kagan M Yu, Turlapov A V Phys. Usp. 62 225 (2019)
  86. Khasanova N Physica C 305 275 (1998)
  87. Менушенков А П Физика твердого тела 43 591 (2001); Menushenkov A P Phys. Solid State 43 613 (2001)
  88. Kagan M Yu, Kugel K I, Rakhmanov A V Phys. Rep. 916 1 (2021)
  89. Каган М Ю, Прокофьев Н В ЖЭТФ 90 2176 (1986); Kagan M Yu, Prokof'ev N V Sov. Phys. JETP 63 1276 (1986)
  90. Каган М Ю, Прокофьев Н В ЖЭТФ 93 366 (1987); Kagan M Yu, Prokof'ev N V Sov. Phys. JETP 66 211 (1987)
  91. Rakhmanov A V
  92. Kagan M Yu, Val'kov V V ЖЭТФ 140 179 (2011); Kagan M Yu, Val'kov V V J. Exp. Theor. Phys. 113 156 (2011)
  93. Kagan M Yu, Val'kov V V J. Supercond. Nov. Magn. 25 1379 (2012)
  94. Anderson P W Phys. Rev. Lett. 18 1049 (1967)
  95. Anderson P W Phys. Rev. 164 352 (1967)
  96. Yang C Science 366 1505 (2019)
  97. Yang C Nature 601 205 (2022)
  98. Sleight A W Physica C 514 152 (2015)
  99. Bishop A R, Mihailovic D, De Leon J M J. Phys. Condens. Matter 169 (2003)
  100. Menushenkov A P J. Phys. Conf. Ser. 190 012093 (2009)
  101. Menushenkov A P Z. Kristallogr. 225 487 (2010)
  102. Менушенков А П Поверхность. Рентген., 5 10 (2013); Menushenkov<?twb> A P J. Surf. Invest. 7 407 (2013)
  103. Menushenkov A P J. Synchrotron Radiat. 10 369 (2003)
  104. Velasco V Phys. Rev. B 105 174305 (2022)
  105. Oh J-Y, Yang D-S, Kang B Ceram. Int. 49 25767 (2023)
  106. Velasco V Condens. Matter 6 52 (2021)
  107. M<$>ddot {rm u}<$>ller K A J. Phys. Condens. Matter 291 (1998)
  108. Kim M Nature Mater. 21 627 (2022)
  109. Menushenkov A P J. Supercond. Nov. Magn. 27 925 (2014)
  110. Schrieffer J R, Wen X G, Zhang S C Phys. Rev. B 39 11663 (1989)
  111. Плакида Н М ЖЭТФ 124 367 (2003); Plakida N M J. Exp. Theor. Phys. 97 331 (2003)
  112. Plakida N M Phys. Rev. B 11997 (1997)
  113. Castellani C, Di Castro C, Grilli M Phys. Rev. Lett. 75 4650 (1995)
  114. SilkV M, Efremov D V, Kagan M Yu Phys. Scripta
  115. Belinicher V L, Chernyshev A L, ShubV A Phys. Rev. B 56 3381 (1997)
  116. Belinicher V L Phys. Rev. B 51 6076 (1995)
  117. Каган М Ю УФН 176 1105 (2006); Kagan M Yu Phys. Usp. 49 1079 (2006)
  118. Каган М Ю Физика макроскопических квантовых систем. Курс лекций. Семинары (М.: Изд. дом МЭИ, 2014)
  119. LaughlR B Phys. Rev. Lett. 60 2677 (1988)
  120. Fetter A L Phys. Rev. B 39 9679 (1989)
  121. Anderson P W Science 235 1196 (1987)
  122. Lee P A, Nagaosa N Phys. Rev. B 46 5621 (1992)
  123. Lee P A Phys. Rev. B 57 6003 (1998)
  124. Булевский Л Н, Нагаев Э Л, Хомский Д И ЖЭТФ 54 1562 (1968); Bulaevskii L N, Nagaev E L, Khomskii D I Sov. Phys. JETP 27 836 (1968)
  125. Brinkman W F, Rice T M Phys. Rev. B 2 1324 (1970)
  126. Wu Y M
  127. Uemura Y J Phys. Rev. Lett. 66 2665 (1991)
  128. Cao Y
  129. Haviland D B, Liu Y, Goldman A M Phys. Rev. Lett. 62 2180 (1989)
  130. Feigel'man M V Ann. Phys. 325 1390 (2010)
  131. Скворцов М А, Фейгельман М В ЖЭТФ 144 560 (2013); Skvortsov M A, Feigel'man M V J. Exp. Theor. Phys. 117 487 (2013)
  132. Burmistrov I S, Gornyi I V, MirlA D Phys. Rev. Lett. 108 017002 (2012)
  133. Кучинский Э З, Некрасов И А, Садовский М В УФН 182 345 (2012); Kuchinskii E Z, Nekrasov I A, Sadovskii M V Phys. Usp. 53 325 (2012)
  134. Goldman A M, Markovic N Phys. Today 51 39 (1998)
  135. Grunhaupt N Nature Matter 18 816 (2019)
  136. Толмачёв В В Теория Бозе-газа (М.: Изд-во МГУ, 1969)
  137. Толмачёв В В
© Успехи физических наук, 1918–2025
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение