Neutrondiffraktion vid Australian Center for Neutron Scattering har klargjort avsaknaden av magnetisk ordning och klassificerat supraledningsförmågan hos en ny nästa generations superledare i ett papper publicerat i Europhysics Letters .
Den järnbaserade nitriden, ThFeAsN, som innehåller Th 2 N 2 och FeAs 2 skikten, har varit av stort intresse eftersom okonventionell supraledning uppträder vid en temperatur av 30 K. Detta material var av särskilt intresse eftersom superledningen visade sig uppstå utan syredopning.
En stor grupp av övervägande kinesiska forskare, ledd av prof Huiqian Luo från Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics samlade diffraktionsmätningar på diffraktometern WOMBAT med hög intensitet, assisterad av instrumentforskare Dr Helen Maynard-Casely och Dr Guochu Deng baserade på Australian Center for Neutron Scattering. Detta gjorde det möjligt för dem att bestämma kristallstrukturen för föreningen över ett stort temperaturintervall.
I liknande materialtyper, början av ett supraledande tillstånd antas vara associerat med magnetisk ordning i kristallstrukturen. Tidigare mätningar hade inte visat någon magnetisk ordning i ThFeAsN -materialet, och därför var denna neutronstudie ett tillfälle att bekräfta detta och söka efter andra strukturella insikter i materialets egenskaper.
Avsaknaden av magnetisk ordning bekräftades eftersom ingen skillnad hittades mellan datamängderna vid 6 K och 40 K. Alla observerade reflektioner kunde identifieras ha uppstått från atomstrukturen från 6K upp till 300K - inga magnetiska reflektioner var identifierade.
Diffraktionsmönster över temperaturintervallet från 300 K till 6 K indikerade också att det inte fanns någon strukturell fasövergång från tetragonal till ortorhombisk i kristallgitteret.
Utredarna rapporterade att gitterparametrarna kontinuerligt ökade med temperaturen på grund av termisk expansion och en svag förvrängning i tetraedern möjligen ägde rum vid 160 K. Detaljer från strukturen pekar på att denna förvrängning kommer från FeA:erna 2 skikten.
Det nära sambandet mellan lokal struktur för FeAs4 -tetraedern och den superledande temperaturen, föreslog TheFeAsN i ett nästan optimerat supraledande tillstånd.
Detta skiljer sig från många andra upptäckta supraledande material, som kräver tweaks i sin kemi för att producera den högsta kritiska temperaturen.
Författarna ansåg också att det nära avståndet mellan Fe-As skulle gynna elektronhoppning, minska elektronkorrelationer och orbitalordning, därigenom ge en rimlig förklaring till frånvaron av magnetisk ordning, strukturell övergång och resistivitetsanomali.
Bärartäthetsmätningar indikerade att ThFeAsN redan kunde dopas av elektroner, som troligen införs av N -bristen eller O -beläggningen eller den reducerade valensen av kväve. Den självdopande effekten kan vara ansvarig för supraledning och undertryckande av magnetisk ordning.
