I okonventionella supraledare, elektroner uppvisar ofta en tendens till rumslig ordning inom sin atomstruktur.

I högtemperatursupraledare, detta kommer i form av att den elektroniska strukturen uppvisar en uttalad skillnad i de gitterbundna riktningarna längs vilka atomer är ordnade.

Inom dessa material, denna elektroniska aktivitet bryter i sin tur kristallens rotationssymmetri, en fas som kallas elektronisk nematicitet. Forskare har försökt att bättre förstå detta nya elektroniska tillstånd, som samexisterar med supraledning.

Boston College docent i fysik Ilija Zeljkovic och ett internationellt team av forskare siktar på att bättre förstå signaturen i atomskala av elektronisk nematisk övergång i Fe(Te, Se) - en klass av material som kallas järnkalkogenid-supraledare - i en särskilt formulerad sammansättning av materialet där elektronisk nematicitet kan rumsligt förändras snabbast eller fluktuera över tiden.

Ett fokus för forskare som försöker förstå supraledande egenskaper, järnkalkogenider definieras av deras sammansättning från varierande andelar svavel, selen, och tellerium. För sina experiment, teamet skapade sammansatta prover innehållande mellan 35 och 50 procent selen, slutligen fann att en 45-procentig selenkonstruktion avslöjade elektronisk nematicitet som är rumsligt inhomogen, eller misslyckas med att förekomma lika vid varje punkt i materialet.

Med hjälp av spektroskopisk avbildning av scanning tunneling microscopy (STM) vid låg temperatur, teamet fann att vid övergångspunkten - precis innan materialet går in i det nematiska tillståndet - uppträder elektronisk nematicitet först i lokaliserade nanoskalaregioner, Zeljkovic och kollegor rapporterade i onlineupplagan av tidskriften Naturfysik .

Dessutom, teamet upptäckte att i samma 45-procentiga selensammansättning kan små mängder "töjning" - en sträckning av materialet i en riktning - på bara en bråkdel av en procent leda till uppkomsten av lokal nematicitet, vilket i sin tur undertrycker supraledning. Detta var inte fallet för Fe(Te, Se) prover konstruerade med en lägre Se-sammansättning på 35 procent, som visar försumbara effekter på supraledning från samma mängder påkänning.

Teamet fann att i vissa kompositioner av Fe(Te, Se) de nematiska fluktuationerna kan "fästas" av strukturell störning, som hindrar supraledning i vissa delar av materialet, sa Zeljkovic, gick med i projektet av sina Boston College-kollegor professor i fysik Ziqiang Wang och doktorander He Zhao och Hong Li, samt forskare från andra institutioner i USA och Kina.

"Det var förvånande att nematiska regioner inte verkar vara supraledande alls, trots att den supraledande övergångstemperaturen bör vara högst vid 45-procentig sammansättning, ", sa Zeljkovic. "Detta kan vara ett tecken på nematiska "fluktuationer", tros förbättra supraledning nära den nematiska övergången, blir statisk och därmed minskar supraledande egenskaper lokalt."

Zeljkovic sa att resultaten indikerar att en dold kvantkritisk punkt - ett eftertraktat riktmärke vid övergången mellan olika tillstånd i materia vid noll grader Kelvin - kan finnas i Fe(Te, Se). Han sa att ytterligare forskning om materialet skulle krävas för att avgöra om så är fallet.