[論文レビュー] Anomalous Electromagnetics of Carbon Condensates in the Light of Ideas of a High-Temperature Superconductivity

S.G. Lebedev|arXiv (Cornell University)|Oct 12, 2005

Graphene research and applications参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、電気アーク中でのグラファイトのスパッタリングによって生成された薄いカーボン膜（CA膜）における異常な電磁的性質を調査し、室温でのrf-DC変換（交流ジョセフソン効果による可能性）、電流および温度の変化に伴う電導度の急激な変化、およびスピン密度がゼロであることに注目している。著者らは、高温超伝導を主な説明と提案しており、その他の仮説として、 chalcogenideガラスとの類似性やフラクチュエーション電導度が挙げられている。

ABSTRACT

The anomalies of electromagnetic properties of carbon condensates are discussed. Basic attention has been done to electromagnetic properties of thin carbon films produced by means of sputtering of spectral pure graphite in electrical arc (CA films). The room temperature rf-to-dc conversion associated with the ac Josephson effect, the jumps of conductivity stipulated by variation of current and temperature and zero spin density can be pointed among the anomalous properties of CA films. The number of basic hypotheses are presented in trying to explain this anomalies. As the main hypothesis the high temperature superconductivity is considered. As alternative the analogy with the chalcogenide glasses, fluctuation conductivity, etc. can be considered.

研究の動機と目的

• スペクトル純度の高いグラファイトを電気アークでスパッタリングすることで作製された薄いカーボン膜（CA膜）における異常な電磁的性質の起源を調査すること。
• 観測された室温でのrf-DC変換と、それが交流ジョセフソン効果と関連している可能性を分析すること。
• スピン密度が存在しないにもかかわらず、電流および温度の変化に伴い電導度に急激なジャンプが観測される理由を検討すること。
• これらの異常を説明するための主要仮説として、高温超伝導を評価すること。
• chalcogenideガラスとの類似性やフラクチュエーション電導度メカニズムを含む、代替的説明を検討すること。

提案手法

• 電気アーク放電を用いたスペクトル純度の高いグラファイトのスパッタリングにより、薄いカーボン膜（CA膜）を製造すること。
• 特に室温でのrf-DC変換を測定し、電磁的応答を分析すること。
• 印加電流および温度の関数としての電導度の変化を分析し、非線形的または不連続な挙動を同定すること。
• rf励起下でのdc電流生成を解釈するために、交流ジョセフソン効果に関連する理論的モデルを適用すること。
• 観測された異常を統合的に説明するための高温超伝導を、統一的仮説として評価すること。
• フラクチュエーション電導度や chalcogenideガラスとの構造的類似性といった代替モデルと比較すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CA膜で観測された室温でのrf-DC変換の原因は何か？ これは交流ジョセフソン効果と整合的か？
• RQ2 スピン密度がゼロであるにもかかわらず、CA膜が電流および温度の変化に伴い電導度に急激なジャンプを示すのはなぜか？
• RQ3 高温超伝導は、炭素凝縮体における観測された電磁的異常をどの程度説明できるか？
• RQ4 CA膜の電磁的性質は、 chalcogenideガラスや他の無秩序系とどのように比較できるか？
• RQ5 従来の超伝導秩序パラメータが欠如する状況で、電子対形成やフラクチュエーション電導度が果たす役割は何か？

主な発見

• CA膜は室温でのrf-DC変換を示しており、これは交流ジョセフソン効果と整合するマクロな量子効果を示唆している。
• CA膜の電導度は、電流および温度の変化に伴い不連続なジャンプを示しており、非自明な電子的挙動を示している。
• CA膜にスピン密度が存在しないことは、従来の超伝導モデルに挑戦しており、非伝統的な対形成メカニズムの可能性を示唆している。
• 高温超伝導は、観測された異常を説明する最も妥当な仮説とされているが、明確に証明されたわけではない。
• chalcogenideガラスとの類似性やフラクチュエーション電導度といった代替的仮説は妥当ではあるが、包括的ではない。
• 標準的な固体物理学では説明できない、炭素凝縮体における電磁的異常は、未知の電子状態を示唆している。