Nypublicerad forskning från ett team av forskare ledda av det amerikanska energidepartementets Ames Laboratory kastar mer ljus över karaktären hos högtemperaturjärnbaserad supraledning.

Aktuella teorier tyder på att magnetiska fluktuationer spelar en mycket viktig roll för att bestämma supraledande egenskaper och till och med fungerar som ett "parningslim" i järnbaserade supraledare.

"En metall blir en supraledare när normala elektroner bildar vad fysiker kallar Cooper-par. De interaktioner som är ansvariga för denna bindning kallas ofta för "parningslim." Att bestämma arten av detta lim är nyckeln till förståelse, optimera och kontrollera supraledande material, sa Ruslan Prozorov, en Ames Laboratory fysiker som är expert på supraledning och magnetism.

Forskarna, från Ames Laboratory, Nanjings universitet, University of Minnesota, och L'École Polytechnique, fokuserade sin uppmärksamhet på högkvalitativa enkristallprover av en brett studerad familj av järn-arsenid högtemperatursupraledare. De sökte ett experimentellt tillvägagångssätt för att systematiskt störa det magnetiska, elektroniska och supraledande ordnade tillstånd; samtidigt som magnetfältet behålls, temperatur, och trycket oförändrat.

De valde en inte så uppenbar riktning - medvetet framkallande störning i kristallgittret, men på ett kontrollerat och kvantifierbart sätt. Detta utfördes vid SIRIUS elektronaccelerator vid École Polytechnique. Forskarna bombarderade sina prover med snabba elektroner som rörde sig med tio procent av ljusets hastighet, skapar kollisioner som förskjuter atomer, och resulterar i önskade "punktliknande" defekter. Metoden, antogs vid Ames Laboratory i de tidiga stadierna av järnsupraledningsforskning, är ett sätt att peta eller knuffa systemet och mäta dess respons. "Tänk på det som en annan "knopp" som vi kan vrida på, lämnar andra viktiga parametrar oförändrade, sa Prozorov.

I tidigare och relaterad forskning publicerad i Naturkommunikation under 2018, och använda ett liknande tillvägagångssätt för att sondera systemet med störningar, teamet tittade på samexistensen och samspelet mellan supraledning och laddningsdensitetsvåg (CDW), en annan kvantordning som konkurrerar med supraledning. Där hittade de ett intrikat förhållande där CDW tävlar om samma elektroniska tillstånd, men hjälper också supraledningsförmågan genom att mjuka upp fononlägena som spelar rollen som ett supraledande lim i så fall (en NbSe2 supraledare).

I detta arbete konkurrerar ambulerande magnetism (spin-densitetsvåg) också med supraledning för de elektroniska tillstånden, men erbjuder magnetiska fluktuationer som ett lim.

Teamet fann att den tillagda störningen resulterade i en betydande undertryckning av både magnetisk ordning och supraledning, pekar på en icke-trivial roll av magnetism i högtemperatursupraledning.

Forskningen diskuteras vidare i tidningen, "Samspel mellan supraledning och ambulerande magnetism i underdopad Ba _1-x K _x Fe ₂ Som ₂ (x =0,2) undersökt av svaret på kontrollerad punktliknande störning, " författad av R. Prozorov, M. Ko?czykowski, M.A. Tanatar, H.H. Wen, R.M. Fernandes, och P.C. Canfield; och publiceras i Natur Quantum Material .