En ny jernbaseret superleder stabiliseret ved mellemblok opladeroverførsel

Jernbaserede superledere (IBSC'er) har tiltrukket vedvarende forskningsopmærksomhed i løbet af det sidste årti, dels fordi nye IBSC’er blev opdaget efter hinanden i de tidligere år. På nuværende tidspunkt, imidlertid, udforskning af IBSC'er bliver mere og mere udfordrende. Et forskerhold fra Zhejiang University udviklede en strukturel designstrategi til efterforskning, hvorfra det lykkedes dem at finde en række hulledoterede IBSC'er med dobbelt FeAs-lag i de seneste år. Alligevel, den elektron-dopede analog er ikke blevet realiseret før nu.

Den nyopdagede elektron-dopede IBSC er BaTh ₂ Fe ₄ Som ₄ (N _0,7 O _0,3 ) ₂ , en mellemvækstforbindelse af ikke-dopet BaFe ₂ Som ₂ og elektron-dopet ThFeAsN _0,7 O _0,3 (se indsatsen i figur 1). Den nye superleder kunne kun syntetiseres, når nitrogen delvist erstattes med ilt som i tilfælde af BaTh ₂ Fe ₄ Som ₄ (N _0,7 O _0,3 ) ₂ .

Nemlig, den iltfri fase, Bad ₂ Fe ₄ Som ₄ N ₂ , kunne ikke forberedes på grund af gittermatchning. Den realiserede syntetiske proces er faktisk en redoxreaktion, BaFe ₂ Som ₂ + 2ThFeAsN _0,7 O _0,3 =BaTh ₂ Fe ₄ Som ₄ (N _0,7 O _0,3 ) ₂ , hvilket angiver en væsentlig rolle for ladningsoverførsel mellem blokke til stabilisering af vækststrukturen. Noter det, mens begge de strukturelle blokke deler identiske jernatomer, de indeholder krystallografisk forskellige arsenatomer, som en konsekvens af gebyroverførslen.

Selvom den nye superleder er isostrukturel i forhold til de tidligere "12442-type", den viser kontrasterende strukturelle og fysiske egenskaber. Først, de strukturelle detaljer i FeAs-lagene er forskellige fra dem i hullede 12442-type IBSC'er, men ligner de fleste elektron-dopede IBSC'er. Sekund, Hall-effekt-måling viser negativ Hall-koefficient i hele temperaturområdet, og Hall -koefficientværdierne er i overensstemmelse med elektrondopingsniveauet på grund af ilt -substitutionen. Tredje, de superledende egenskaber, såsom de øvre kritiske felter og specifikt varmespring, er tæt på de fleste elektron-dopede IBSC'er.

Den begyndende resistive overgangstemperatur for det nye dobbelt-FeAs-lag IBSC er 30 K, og nulmodstandstemperaturen er 22 K. den magnetiske modtagelighed og specifikke varmedata tyder på to overgange, og massens superledningsevne vises ved 22 K. Resultatet er i kontrast til single-FeAs-lags modstykke, ThFeAsN _0,85 O _0,15 , med samme dopingniveau. Sidstnævnte viser ikke superledningsevne over 1,8 K.

Den væsentlige rolle, der viser demonstreret overførsel mellem blokke, synes at være indsigtsfuld, hvilket kunne være nyttigt til udforskning af bredere lagdelte materialer ud over de lagdelte IBSC'er.