Pairing lim til elektroner i jern-baserede høj temperatur temp superledere undersøgt

Nyligt offentliggjort forskning fra et team af forskere ledet af det amerikanske energiministeriums Ames Laboratory kaster mere lys over arten af ​​jernbaseret superledning med høj temperatur.

Nuværende teorier tyder på, at magnetiske udsving spiller en meget vigtig rolle i bestemmelsen af ​​superledende egenskaber og endda fungerer som en "parringslim" i jernbaserede superledere.

"Et metal bliver en superleder, når normale elektroner danner, hvad fysikere kalder Cooper -par. Interaktionerne, der er ansvarlige for denne binding, kaldes ofte" parringslim ". At bestemme arten af ​​denne lim er nøglen til at forstå, optimering og styring af superledende materialer, "sagde Ruslan Prozorov, en Ames Laboratory -fysiker, der er ekspert i superledning og magnetisme.

Forskerne, fra Ames Laboratory, Nanjing Universitet, University of Minnesota, og L'École Polytechnique, fokuserede deres opmærksomhed på enkeltkrystalprøver af høj kvalitet af en bredt undersøgt familie af jern-arsenid høj temperatur superledere. De søgte en eksperimentel tilgang til systematisk at forstyrre den magnetiske, elektroniske og superledende bestilte stater; mens magnetfeltet bevares, temperatur, og tryk uændret.

De valgte en ikke så indlysende retning-bevidst fremkaldende uorden i krystalgitteret, men på en kontrolleret og kvantificerbar måde. Dette blev udført ved SIRIUS elektronacceleratoren ved École Polytechnique. Forskerne bombarderede deres prøver med hurtige elektroner, der bevægede sig med ti procent af lysets hastighed, skabe kollisioner, der fortrængte atomer, og resulterer i ønskede "punktlignende" defekter. Metoden, vedtaget på Ames Laboratory i de tidlige stadier af forskning i jern -superledning, er en måde at stikke eller skubbe til systemet og måle dets reaktion. "Tænk på det som en anden 'knop', som vi kan dreje, efterlader andre vigtige parametre uændrede, "sagde Prozorov.

I tidligere og beslægtet forskning offentliggjort i Naturkommunikation i 2018, og ved hjælp af en lignende tilgang til at undersøge systemet ved uorden, holdet kiggede på sameksistens og samspil mellem superledelse og ladningstæthedsbølge (CDW), en anden kvanteordre, der konkurrerer med superledning. Der fandt de et indviklet forhold, hvor CDW konkurrerer om de samme elektroniske stater, men hjælper også superledningsevne ved at blødgøre de fonontilstande, der spiller rollen som en superledende lim i så fald (en NbSe2 -superleder).

I det foreliggende arbejde konkurrerer omrejsende magnetisme (spin-density bølge) også med superledningsevne om de elektroniske tilstande, men tilbyder magnetiske udsving som lim.

Teamet fandt ud af, at den ekstra lidelse resulterede i en betydelig undertrykkelse af både magnetisk orden og superledning, peger på magnetismens utrivelige rolle i superledelsessuperivitet ved høj temperatur.

Forskningen diskuteres yderligere i papiret, "Samspil mellem superledning og omrejsende magnetisme i underdopet Ba _1-x K _x Fe ₂ Som ₂ (x =0,2) undersøgt af svaret på kontrolleret punktlignende lidelse, "skrevet af R. Prozorov, M. Ko? Czykowski, M.A. Tanatar, H. H. Wen, R. M. Fernandes, og P. C. Canfield; og udgivet i Nature Quantum Materials .