General scaling behavior of superconductors

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The physics of high-T c superconductors, which has been a major topic in condensed matter physics for more than thirty years, reveals some features of conventional superconductors. We analyze the scaling of the condensation energy E Δ divided by γ, E Δ/γ≃N(0)Δ1 2/γ, that equally applicable to both conventional and unconventional high-T c superconductors. Here N(0) is the density of states, Δ1 is the maximum value of the superconducting gap and γ is the Sommerfeld coefficient. Basing on this observation, we analyze experimental facts that reveal the general scaling properties of both high-T c and ordinary superconductors, and theoretically explain that the Homes' law ρs0∝T cσ(T c) is applicable to the both types of superconductors. Here σ is the conductivity, T is temperature and T c is the temperature of superconduction phase transition, λD is the zero-T penetration depth, and ρs0 is the superconducting electron density. For the first time, we also explain the reason of violation of the Homes' law. Our theoretical results agree well with experimental facts.

About the authors

V. R Shaginyan

Petersburg Nuclear Physics Institute named by B. P. Konstantinov of National Research Centre Kurchatov Institute; Department of Physics, Clark Atlanta University

Email: vrshag@thd.pnpi.spb.ru
Gatchina, Russia; Atlanta, USA

A. Z Msezane

Department of Physics, Clark Atlanta University

Atlanta, USA

S. A Artamonov

Petersburg Nuclear Physics Institute named by B. P. Konstantinov of National Research Centre Kurchatov Institute

Gatchina, Russia

References

  1. J. S. Kim, G. N. Tam, and G. R. Stewart, Phys. Rev. B 92, 224509 (2015)
  2. H. Matsui, T. Sato, T. Takahashi, S.-C. Wang, H.-B. Yang, H. Ding, T. Fujii, T. Watanabe, and A. Matsuda, Phys. Rev. Lett. 90, 217002 (2003)
  3. K.-J. Xu, Qinda Guo, M. Hashimoto, Z.-X. Li, S.-D. Chen, J. He, Y. He, C. Li, M. H. Berntsen, C. R. Rotundu, Y. S. Lee, T. P. Devereaux, A. Rydh, D. H. Lu, D. H. Lee, O. Tjernberg, and Z. X. Shen, Nature Phys. 19, 1834 (2023)
  4. V. R. Shaginyan, M. Ya. Amusia, A. Z. Msezane, and K. G. Popov, Phys. Rep. 492, 31 (2010)
  5. W. Qin, B. Zou, and A. H. MacDonald, Phys. Rev. B 107, 024509 (2023)
  6. V. R. Shaginyan, A. Z. Msezane, M. Ya. Amusia, and G. S. Japaridze, EPL 138, 16004 (2022)
  7. J. Bardeen, L. N. Cooper, and J. R. Schriffer, Phys. Rev. 108, 1175 (1957)
  8. M. Ya. Amusia and V. R. Shaginyan, Phys. Rev. B 63, 224507 (2001)
  9. V. A. Khodel and V. R. Shaginyan, JETP Lett. 51, 553 (1990)
  10. V. A. Khodel, V. R. Shaginyan, and V. V. Khodel, Phys. Rep. 249, 1 (1994)
  11. T. T. Heikkila and G. E. Volovik, Flat bands as a route to high-temperature superconductivity in graphite, Springer Series in Materials Science, Springer Nature Switzerland AG, Cham (2016), v. 244
  12. G. E. Volovik, Phys. Scr. T 164, 014014 (2015)
  13. P. Rosenzweig, H. Karakachian, D. Marchenko, K. Kuster, and U. Starke, Phys. Rev. Lett. 125, 176403 (2020)
  14. P. T¨orm¨a, S. Peotta, and B.A. Bernevig, Nat. Rev. Phys. 4, 528 (2022)
  15. V. Peri, Z. D. Song, B. A. Bernevig, and S. D. Huber, Phys. Rev. Lett. 126, 027002 (2021)
  16. V. R. Shaginyan, A. Z. Msezane, K. G. Popov, J. W. Clark, M. V. Zverev, and V. A. Khodel, Phys. Rev. B 86, 085147 (2012)
  17. V. R. Shaginyan, K. G. Popov, and V. A. Khodel, Phys. Rev. B 88, 115103 (2013)
  18. A. Shekhter, M. K. Chan, R. D. MacDonald, and N. Harrison, arXiv:2504.02179
  19. C. C. Homes, S. V. Dordevic, M. Strongin, D. A. Bonn, R. Liang, W. N. Hardy, S. Komiya, Y. Ando, G. Yu, N. Kaneko, X. Zhao, M. Greven, D. N. Basov, and T. Timusk, Nature 430, 539 (2004)
  20. V. G. Kogan, Phys. Rev. B 87, 220507(R) (2013)
  21. C. C. Homes, S. V. Dordevic, T. Valla, and M. Strongin, Phys. Rev. B 72, 134517 (2005)
  22. S. V. Dordevic, D. N. Basov, and C. C. Homes, Sci. Rep. 3, 1713 (2013)
  23. J. T. Heath and R. Boyack, Phys. Rev. Lett. 134, 216002 (2025)
  24. V. R. Shaginyan, V. A. Stephanovich, A. Z. Msezane, G. S. Japaridze, and K. G. Popov, Phys. Chem. Chem. Phys. 19, 21964 (2017)
  25. J. I. Boˆzovi´c, X. He, J. Wu, and A. T. Bollinger, Nature 536, 309 (2016)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».