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Coherent long-range magnetic bound states in a superconductor

Authors :
Dimitri Roditchev
Gerbold Menard
François Debontridder
Pascal Simon
Matthieu V. Leclerc
Sébastien Guissart
Christophe Brun
Etienne Janod
Tristan Cren
Laurent Cario
Vasily S. Stolyarov
Stéphane Pons
Institut des Nanosciences de Paris (INSP)
Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Spectroscopie des nouveaux états quantiques (INSP-E2)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de Physique des Solides d'Orsay (LPS)
Universirté d'Orsay
Laboratoire de Physique et d'Etude des Matériaux (UMR 8213) (LPEM)
Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Moscow Institute of Physics and Technology [Moscow] (MIPT)
Institut des Matériaux Jean Rouxel (IMN)
Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)
Source :
Nature Physics, Nature Physics, Nature Publishing Group, 2015, 11 (12), pp.1013-1016. ⟨10.1038/nphys3508⟩, Nature Physics, 2015, 11, pp.1013-1016. ⟨10.1038/nphys3508⟩, Nature Physics, Nature Publishing Group, 2015, 11, pp.1013-1016. ⟨10.1038/nphys3508⟩
Publication Year :
2015
Publisher :
Springer Science and Business Media LLC, 2015.

Abstract

International audience; The quantum coupling of fully different degrees of freedom is a challenging path towards new functionalities for quantum electronics [1–3]. Here we show that the localized classical spin of a magnetic atom immersed in a superconductor with a two-dimensional electronic band structure gives rise to a long range coherent magnetic quantum state. We experimentally evidence coherent bound states with spatially oscillating particle-hole asymmetry extending tens of nanometers from individual iron atoms embedded in a 2H-NbSe 2 crystal. We theoretically elucidate how reduced dimensionality enhances the spatial extent of these bound states and describe their energy and spatial structure. These spatially extended magnetic states could be used as building blocks for coupling coherently distant magnetic atoms in new topological superconducting phases [4–11].

Details

ISSN :
17452481, 17452473, and 14764636
Volume :
11
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nature Physics
Accession number :
edsair.doi.dedup.....e7ecdefb1fd80b0a0d46eb09491abdf0
Full Text :
https://doi.org/10.1038/nphys3508