Природа высокотемпературной сверхпроводимости на основе железа

Природа высокотемпературной сверхпроводимости на основе железа

Исследовательской группой учёных под лаборатории Эймса (США) выполнена уникальная работа, проливающая больше света относительно природы высокотемпературной сверхпроводимости на основе железа. Выдвигаемыми современными теориями предполагается, что магнитные флуктуации исполняют крайне значимую роль в плане определения сверхпроводящих свойств. Кроме того, отмечается также роль «связующего» в структуре сверхпроводников на основе железа.

Что такое «парное склеивание» электронов?

Металл приобретает свойства сверхпроводника по причине образования нормальными электронами так называемых куперовских пар. Взаимодействия, в результате которых формируется это связывание, именуется «парным склеиванием». Если определить природу такого склеивания, есть все возможности прийти к пониманию, оптимизации и контролю сверхпроводящих материалов.

Специалистами лаборатории Эймса и нескольких университетов внимание было сосредоточено на высококачественных монокристаллических образцах. В частности, проводилось обширное изучение семейства высокотемпературных сверхпроводников с арсенидами железа. Специалисты ставили цель поиска экспериментального подхода для систематического разрушения магнитного, электронного и сверхпроводящего упорядоченных состояний. При этом предполагалось сохранить неизменными:

  • магнитное поле,
  • температуру,
  • давление.

Учёными намеренно вызывался хаос структуры кристаллической решетки, но при этом поддерживался контролируемый принцип. Операцию выполняли посредством ускорителя электронов «SIRIUS». По сути, проводилась так называемая бомбардировка образцов электронами, скорость движения которых близка к скорости света.

Определённым образом учёные создавали моменты столкновения электронов, достигая таким способом желаемых «точечных» дефектов. Методика, используемая лаборантами Эймса на первых этапах анализа сверхпроводимости железа, видится уникальным способом измерения реакции.

Предыдущие исследования, связанные с этим же направлением науки, как сообщается изданием «Nature Communications», проводились в 2018 году. Применялся аналогичный подход анализа системы по принципу формирования беспорядка, а специалистами рассматривалось сосуществование, взаимодействие, сверхпроводимость волны плотности заряда (CDW – Charge Density Wave).

Нетривиальная роль магнетизма

Речь идёт о несколько ином квантовом порядке, конкурирующим со сверхпроводимостью. В рамках этого эксперимента учёными обнаружена сложная связь, где CDW конкурирует за те же электронные состояния, плюс образует сверхпроводимость, смягчая фононные моды, исполняющие роль сверхпроводящего клея.

Для текущей работы странствующий магнетизм (волна спиновой плотности) также выступает конкурентом сверхпроводимости для электронных состояний, но в качестве «клея» используются магнитные колебания. Исследовательской группе удалось обнаружить, как образованный хаос приводит к подавлению магнитного порядка и сверхпроводимости. Этот фактор указывает на нетривиальную роль магнетизма для высокотемпературной сверхпроводимости.


При помощи информации: Ameslab