Electron-Phonon Interaction in Conventional and Unconventional Superconductors

مشکل ابررسانایی معمولی و دمای پایین از زمان کار اصلی باردین، کوپر و شریفر (BCS) بیش از 50 سال پیش حل شده است. با این حال، این نظریه امکان پیش‌بینی دقیق برخی از اساسی‌ترین ویژگی‌های یک ابررسانا، از جمله شکاف انرژی ابررسانا در سطح فرمی را نمی‌دهد. این پایان نامه توسعه و اجرای علمی یک روش آزمایشی جدید را توصیف می کند که این مشکل قدیمی را در یک نور کاملاً جدید قرار می دهد. نامزد سهم عمده‌ای در توسعه و اجرای یک روش آزمایشی جدید داشته است که وضوح آزمایش‌های طیف‌سنجی بر روی تحریک‌های ارتعاشی شبکه پراکنده ("چسب" مسئول جفت‌گیری کوپر الکترون‌ها در ابررساناهای معمولی) را تا بیش از دو افزایش می‌دهد. دستورات قدر با استفاده از این روش، او یک رابطه غیرمنتظره بین شکاف انرژی ابررسانا و هندسه سطح فرمی در حالت عادی کشف کرده است، که هر دو آثار ظریفی در ارتعاشات شبکه بر جای می‌گذارند که با روش‌های طیف‌سنجی مرسوم قابل حل نیستند. او این رابطه را روی دو ابررسانای عنصری و روی یک سری از آلیاژهای فلزی تایید کرده است. این نشان می‌دهد که مکانیسمی فراتر از نظریه استاندارد BCS، بزرگی و ناهمسانگردی شکاف ابررسانا را تعیین می‌کند.

The problem of conventional, low-temperature superconductivity has been regarded as solved since the seminal work of Bardeen, Cooper, and Schrieffer (BCS) more than 50 years ago. However, the theory does not allow accurate predictions of some of the most fundamental properties of a superconductor, including the superconducting energy gap on the Fermi surface. This thesis describes the development and scientific implementation of a new experimental method that puts this old problem into an entirely new light. The nominee has made major contributions to the development and implementation of a new experimental method that enhances the resolution of spectroscopic experiments on dispersive lattice-vibrational excitations (the "glue" responsible for Cooper pairing of electrons in conventional superconductors) by more than two orders of magnitude. Using this method,he has discovered an unexpected relationship between the superconducting energy gap and the geometry of the Fermi surface in the normal state, both of which leave subtle imprints in the lattice vibrations that could not be resolved by conventional spectroscopic methods. He has confirmed this relationship on two elemental superconductors and on a series of metallic alloys. This indicates that a mechanism qualitatively beyond the standard BCS theory determines the magnitude and anisotropy of the superconducting gap.