Polariseret neutronspredning afslører foretrukne spin-excitationer i tolags jernbaseret superleder

I ukonventionelle superledere er den største udfordring ved mekanismeforskningen at afsløre, hvordan elektronerne dannes til Cooper-par og kollektivt kondenserer til en superledende tilstand under både interaktioner fra ladning og spin. De jernbaserede superledere ligner de kobberoxid- og tunge fermion-superledere, og de udviser også stærke spin-fluktuationer, som sandsynligvis fremmer den superledende parring ved at fungere som den bosoniske "parringslim". Et sådant argument understøttes af en spinresonanstilstand med en spidsenergi universelt lineær skalering med T_c . Det er dog stadig uvist, om spin-systemet i sådanne multi-orbitale systemer kan have nogle foretrukne fluktuerende retninger, der er koblet til orbital frihedsgrad.

Neutronspredning er en direkte sonde til at måle spin-fluktuationerne i materialer og dermed et stærkt værktøj i mekanismeforskningen af ​​ukonventionel superledning. Med rumlig opløsning i polariseret neutronspredning vil den give os detaljerede oplysninger om spin-kredsløbskoblingen og spinanisotropien i jernbaserede superledere.

Indtil videre er der tre bekræftede magnetiske ordener i jernpnictid-superledere:den kollineære stribe-type orden med in-plane momenter såkaldt som stripe spin-density wave (SSDW); den collineære biaksiale orden med c-akse polariserede momenter, såkaldt ladning-spin-densitetsbølge (CSDW); og den ikke-kollineære, koplanære orden med momenter i planet, såkaldt spin-vortex crystal (SVC) fase. Akkumulerende beviser tyder på, at spinresonansen fortrinsvis er polariseret langs c-aksen i den superledende tilstand, der sameksisterer med SSDW- eller CSDW-ordrerne.

For nylig har Liu Chang et al. i Profs. Luo Huiqian og Li Shiliangs gruppe fra Institute of Physics of the Chinese Academy of Sciences (CAS), i samarbejde med Bourges Philippe, Sidis Yvan fra Universite Paris-Saclay, He Guanghong og Li Yuan fra Peking University og andre kolleger, har afsløret spin resonanstilstand og spinanisotropien i den SVC-ordnede superleder CaK(Fe_0,96 Ni_0,04 )₄ Som₄ .

Forskerne har opdaget to spinresonanstilstande med ulige og lige L-symmetrier med hensyn til den reducerede afstand inden for Fe-As-dobbeltlagsenheden. Polarisationsanalyse tyder på, at den ulige tilstand er meget anisotropisk, manifesteret af en stærk c-aksekomponent og to svagt anisotrope komponenter i planet. Sådanne c-akse foretrukne spin-excitationer viser sig allerede i SVC-fasen og fortsætter endda til den paramagnetiske fase, indtil spin-anisotropien endelig forsvinder ved høj temperatur.

Disse resultater giver den manglende brik i puslespillet om spin-orbit-koblingseffekten i jern-pnictid-superledere og antyder, at c-akse magnetiske excitationer er universelt foretrukket af den formentlig orbital-selektive superledende parring.

I mellemtiden afhænger formen af ​​magnetisk orden af ​​materialespecifikke symmetrikarakteristika ud over spin-kredsløbskobling, hvilket fører til et rigt udvalg af samspil mellem superledning og magnetisme i de jernbaserede superledere.

Denne undersøgelse blev offentliggjort i Physical Review Letters . + Udforsk yderligere

Forbindelse af to klasser af ukonventionelle superledere