Ny kvantekriticitet opdaget i superledning

Ved at bruge solid state nuklear magnetisk resonans (ssNMR) teknikker, forskere ved det amerikanske energiministeriums Ames Laboratory opdagede en ny kvantekriticitet i et superledende materiale, fører til en større forståelse af sammenhængen mellem magnetisme og ukonventionel superledning.

De fleste jern-arsenid superledere viser både magnetiske og strukturelle (eller nematiske) overgange, gør det svært at forstå den rolle, de spiller i superledende tilstande. Men en forbindelse af calcium, kalium, jern, og arsen, og dopet med små mængder nikkel, CaK(Fe _1-x Ni _x ) ₄ Som ₄ , først lavet på Ames Laboratory, er blevet opdaget at udvise en ny magnetisk tilstand kaldet en hedgehog spin-vortex krystal antiferromagnetisk tilstand uden nematiske overgange.

"Spin eller nematiske fluktuationer kan anses for at spille en vigtig rolle for ukonventionel superledning, " sagde Yuji Furukawa, seniorforsker ved Ames Laboratory og professor i fysik og astronomi ved Iowa State University. "Med dette særlige materiale, vi var kun i stand til at undersøge de magnetiske udsving, og NMR er en af ​​de mest følsomme teknikker til at undersøge dem." Han fortsatte, "ved at bruge 75As NMR, vi opdagede, at CaK(Fe _1-x Ni _x ) ₄ Som ₄ er placeret ved et hedgehog spin-vortex krystal antiferromagnetisk kvantekritisk punkt, som undgås på grund af superledning. Opdagelsen af ​​den magnetiske kvantekriticitet uden nematicitet i CaK(Fe _1-x Ni _x ) ₄ Som ₄ tyder på, at spin-fluktuationerne er den primære drivkraft for superledning."

Furukawas opdagelse var et samarbejde mellem Ames Laboratorys verdensledende SSNMR-team og laboratoriets fysikere af kondenseret stof, inklusive Paul Canfield, en seniorforsker ved Ames Laboratory og en fremtrædende professor og Robert Allen Wright-professor i fysik og astronomi ved Iowa State University.

"Dette er en ny type magnetisk orden, " sagde Canfield. "Du har denne interessante interaktion mellem superledning og magnetisme fra høje temperaturer i normal tilstand. Dette giver os en vis fornemmelse af, at denne højtemperatur-superledning kan komme fra denne nære kvantekritiske antiferromagnetiske overgang."

Forskningen diskuteres yderligere i papiret, "Hedgehog Spin-vortex Crystal Antiferromagnetic Quantum Criticality in CaK(Fe _1-x Ni _x ) ₄ Som ₄ afsløret af NMR, " offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve .