Новая магнитная фаза подтверждает предсказания теории о нетрадиционной сверхпроводимости

Понимание происхождения различных термодинамических фаз важно для развития единой теории неуловимого микроскопического механизма, лежащего в основе высокотемпературной сверхпроводимости; эти наблюдения предоставляют ключевую информацию, полезную для его развития.Открытие нетрадиционной сверхпроводимости в материалах на основе железа в 2008 году предоставило еще одну платформу для понимания механизмов, которые управляют высокотемпературной сверхпроводимостью, впервые обнаруженной в оксидах меди в 1986 году. В общем, сверхпроводимость может быть вызвана в арсенидах железа путем замены части определенные элементы с другим видом (химическое легирование) для изменения количества подвижных электронов в материалах. При комнатной температуре атомы железа располагаются на квадратной решетке (см.

Изображение вверху справа), а их магнитные моменты ориентированы случайным образом. При охлаждении материал претерпевает структурный переход, образуя прямоугольную решетку. Этот переход, который называют «нематическим порядком», сопровождается магнитным порядком (в центре справа).Что движет нематическим порядком, остается спорным, но понимание его происхождения важно для изучения механизмов нетрадиционной сверхпроводимости как для соединений на основе железа, так и для оксидов меди.

До сих пор считалось, что нематический порядок сохраняется, пока материал остывает до своего сверхпроводящего состояния. Однако появление новой магнитной фазы, обнаруженной в этом исследовании нейтронной порошковой дифракции, показывает, что некоторые материалы возвращаются к квадратной решетке с упорядоченными магнитными моментами до возникновения сверхпроводимости (внизу справа). Это согласуется с теоретическими предсказаниями о том, что магнитные взаимодействия приводят к восстановлению четырехкратной симметрии, когда они ослабляются химическим легированием, близко к возникновению сверхпроводимости.

Существует небольшой диапазон допирования, в котором сосуществуют магнетизм и сверхпроводимость; именно здесь новая магнитная фаза видна при дифракции нейтронов. Таким образом, наблюдения предоставляют веские доказательства того, что магнетизм управляет как нематическим порядком, так и его окончательным разрушением до появления сверхпроводимости.Департамент науки Министерства энергетики США, фундаментальные энергетические науки.

Международные взносы были предоставлены при поддержке Великобритании и Германии.


Портал обо всем