Supraledare är material som leder elektricitet utan motstånd, vilket gör dem lovande för olika applikationer som höghastighetståg, energieffektiva kraftledningar och medicinsk bildbehandling. Järnbaserade supraledare, upptäckta 2008, är en klass av material som har potential att fungera vid högre temperaturer än konventionella supraledare, och därigenom minska energiförlusterna.
I studien, publicerad i tidskriften "Nature Physics", undersökte forskarna den elektroniska strukturen hos järnbaserade supraledare med hjälp av en teknik som kallas vinkelupplöst fotoemissionsspektroskopi (ARPES). Denna teknik gjorde det möjligt för dem att mäta energin och rörelsemängden hos elektroner i materialet, vilket gav insikter i materialets elektroniska egenskaper och de mekanismer som ger upphov till supraledning.
Överraskande nog observerade teamet en distinkt asymmetri i den elektroniska strukturen, särskilt i arrangemanget av elektroner runt järnatomerna. Denna asymmetri utmanade befintliga teoretiska modeller, som hade förutspått ett mer symmetriskt arrangemang.
"Den observerade elektroniska asymmetrin var som ett fingeravtryck som inte kunde förklaras av någon av de nuvarande teorierna", säger huvudförfattaren Dr Alexander Fedorov från Max Planck Institute for Solid State Research.
För att få en djupare förståelse utförde forskarna ytterligare experiment och teoretiska beräkningar. De fann att asymmetrin uppstår från interaktioner mellan elektronerna och gittervibrationerna i materialet. Dessa interaktioner modifierar den elektroniska strukturen, vilket leder till den observerade asymmetrin.
Upptäckten av denna elektroniska asymmetri kan få betydande konsekvenser för utvecklingen av nya supraledare. Genom att förstå och kontrollera dessa elektroniska interaktioner kan forskare kunna designa material med ännu högre supraledande övergångstemperaturer och förbättrad prestanda.
"Våra resultat ger ett nytt perspektiv på de elektroniska egenskaperna och mekanismerna för supraledning i järnbaserade material", säger medförfattaren Dr Philipp Gegenwart, direktör vid Max Planck Institute for Solid State Research. "De banar väg för utvecklingen av effektivare supraledande material för olika applikationer."
Ytterligare forskning behövs för att utforska konsekvenserna av denna elektroniska asymmetri och för att identifiera andra faktorer som påverkar supraledning i järnbaserade material. Detta kan i slutändan leda till förverkligandet av högeffektiva supraledare som arbetar vid nästan rumstemperaturer, vilket revolutionerar teknik inom energi, transport och medicinska områden.
