Forskere forudsiger superelastiske egenskaber i en gruppe af jernbaserede superledere

Et samarbejde mellem forskere ved U.S. Department of Energy's Ames Laboratory og Institute for Theoretical Physics ved Goethe University Frankfurt am Main har beregningsmæssigt forudsagt en række unikke egenskaber i en gruppe af jernbaserede superledere, inklusive stuetemperatur superelasticitet.

Ames Laboratory producerede prøver af et af disse jernarsenidmaterialer med calcium og kalium, CaKFe ₄ Som ₄ , og eksperimentelt opdagede, at når de blev sat under pres, materialets struktur kollapsede mærkbart.

"Det er en stor ændring i dimension for et ikke-gummi-lignende materiale, og vi ønskede at vide, hvordan præcis den kollapsede tilstand foregik, " sagde Paul Canfield, en seniorforsker ved Ames Laboratory og en fremtrædende professor og Robert Allen Wright-professor i fysik og astronomi ved Iowa State University.

Gennem beregningstryksimuleringer, forskerne erfarede, at materialet kollapsede i etaper - kaldet "halvt kollapsede tetragonale faser" - hvor atomstrukturen nær calciumlagene i materialerne kollapsede først, efterfulgt af, at kaliumlaget kollapser ved højere tryk. Simuleringerne forudsagde også, at denne adfærd kunne findes i lignende materialer, som endnu ikke er testet eksperimentelt.

"Ikke kun har denne undersøgelse implikationer for egenskaber ved magnetisme og superledning, det kan have meget bredere anvendelse i stuetemperaturelasticitet, " sagde Canfield.

Canfield samarbejdede med Roser Valenti ved Instituttet for Teoretisk Fysik ved Goethe Universitet Frankfurt am Main, der fungerede som værtsfakultetsmedlem for Canfields Humboldt Award i 2014.

Det har været en fornøjelse som eksperimentel at være i stand til at få adgang til denne teoretiske gruppes stadigt stigende beregningsevner til at modellere og forudsige egenskaber, " sagde Canfield.

Forskningen diskuteres yderligere i papiret, "Tendenser i trykinducerede lag-selektive halvt kollapsede tetragonale faser i den jernbaserede superlederfamilie AeAFe ₄ Som ₄ , "forfattet af Vladislav Borisov, Paul C. Canfield, og Roser Valenti; og udgivet som redaktørforslag i Fysisk gennemgang B .