Denna figur visar (a) katjoner av alkali (1+) och alkaliska jord (2+) element, liksom divalent Eu, tillsammans med deras joniska radier, och (b) 122 och (c) 1144 strukturer av järn -pnictider. Möjliga Fe-magnetiska ordningar visas i (d) randordning och (e) ”igelkott” eller spinnvirvelordning. Kredit:Ames Laboratory
Ett samarbete mellan forskare vid U.S. Department of Energy's Ames Laboratory och Institute for Theoretical Physics vid Goethe University Frankfurt am Main har beräknat förutspått ett antal unika egenskaper i en grupp järnbaserade superledare, inklusive super-elasticitet vid rumstemperatur.
Ames Laboratory producerade prover av ett av dessa järnarsenidmaterial med kalcium och kalium, CaKFe 4 Som 4 , och upptäckte experimentellt att när de placerades under tryck, materialets struktur kollapsade märkbart.
"Det är en stor förändring i dimensionen för ett icke-gummiliknande material, och vi ville veta hur exakt det kollapsade tillståndet inträffade, "sa Paul Canfield, en senior forskare vid Ames Laboratory och en framstående professor och Robert Allen Wright professor i fysik och astronomi vid Iowa State University.
Genom beräkningstrycksimuleringar, forskarna fick veta att materialet kollapsade i etapper-kallade "halvt kollapsade tetragonala faser"-med atomstrukturen nära kalciumlagren i materialen som först kollapsade, följt av att kaliumskiktet kollapsar vid högre tryck. Simuleringarna förutsade också att dessa beteenden kunde hittas i liknande material som ännu inte är testade experimentellt.
"Denna studie har inte bara konsekvenser för egenskaperna hos magnetism och supraledning, det kan ha mycket bredare tillämpning i rumstemperaturelasticitet, sa Canfield.
Canfield samarbetade med Roser Valenti vid Institute for Theoretical Physics vid Goethe University Frankfurt am Main, som fungerade som värd fakultetsmedlem för Canfield's Humboldt Award 2014.
Det har varit en glädje som experimentist att få tillgång till denna teoretiska grupps ständigt ökande beräkningskunskaper för att modellera och förutsäga egenskaper, sa Canfield.
Forskningen diskuteras vidare i tidningen, "Trender i tryckinducerade lager-selektiva halvkollapsade tetragonala faser i den järnbaserade superledarfamiljen AeAFe 4 Som 4 , "författad av Vladislav Borisov, Paul C. Canfield, och Roser Valenti; och publiceras som ett redaktörsförslag i Fysisk granskning B .
