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TT: Tiefe Temperaturen

TT 1: Supraleitung in mesoskopischen und nanoskopischen Strukturen

TT 1.1: Hauptvortrag

Montag, 22. März 1999, 09:30–10:00, F2

Supraleitung bei fester Teilchenzahl — der "Ubergang vom thermodynamischen Limes zu wenigen Elektronen — •F. Braun and J. von Delft — Institut für Theoretische Festkörperphysik, Universität Karlsruhe, 76128 Karlsruhe

Messungen [1] des elektronischen Energiespektrums von Nanok"ornern aus Aluminium (Radius ≈5nm) lieferten Hinweise auf supraleitende Paarkorrelationen. Kennzeichnend f"ur die Kleinheit solcher K"orner sind dabei eine diskrete Energieniveauaufspaltung d in der Gr"o"senordnung der BCS-L"ucke Δ und eine sehr viel gr"o"sere Ladungsenergie.

In diesem Vortrag sollen zun"achst die Experimente erl"autert und dann das Versagen der BCS-Theorie f"ur Nanok"orner erkl"art werden. Die hohe Ladungsenergie unterdr"uckt insbesondere die der BCS-Theorie inh"arenten Teilchenzahl"-fluktuationen auf den K"ornern. Wir zeigen [2], da"s Methoden im kanonischen Ensemble, die im Rahmen der Kernphysik entwickelt worden sind [3], in der Lage sind, sowohl den thermodynamischen BCS-Limes (d≪Δ) als auch extrem kleine Systeme (d≫Δ) im Fluktuationsregime zu beschreiben. Damit kann erstmals mit derselben Theorie das Zusammenspiel der beiden Energieskalen d und Δ auch im "Ubergangsbereich d≈ Δ untersucht werden.

[1] D.C. Ralph, C.T. Black, and M. Tinkham, PRL 78, 4087 (1997).

[2] F. Braun, and J. von Delft, PRL 81(20) (16. Nov. 1998).

[3] K. Dietrich, H.J. Mang, and J.H. Pradal, Phys. Rev. 135, B22 (1964).