A difração de nêutrons no Australian Centre for Neutron Scattering esclareceu a ausência de ordem magnética e classificou a supercondutividade de uma nova geração de supercondutores em um artigo publicado em Cartas Europhysics .
O nitreto à base de ferro, ThFeAsN, que contém Th 2 N 2 e FeAs 2 camadas, tem sido de considerável interesse porque a supercondutividade não convencional ocorrendo a uma temperatura de 30 K. Este material foi de particular interesse porque a supercondutividade foi vista surgindo sem dopagem com oxigênio.
Um grande grupo de pesquisadores predominantemente chineses, liderado pelo Prof Huiqian Luo do Laboratório Nacional de Física da Matéria Condensada de Pequim reuniu medições de difração no difratômetro de alta intensidade WOMBAT, auxiliado pelos cientistas de instrumentos Dr Helen Maynard-Casely e Dr Guochu Deng baseados no Australian Centre for Neutron Scattering. Isso permitiu que determinassem a estrutura cristalina do composto em uma ampla faixa de temperatura.
Em tipos semelhantes de materiais, acredita-se que o início de um estado supercondutor esteja associado ao ordenamento magnético dentro da estrutura do cristal. As medições anteriores não mostraram nenhuma ordem magnética no material ThFeAsN, e, portanto, este estudo de nêutrons foi uma oportunidade para confirmar isso e buscar outros insights estruturais sobre as propriedades do material.
A falta de ordem magnética foi confirmada porque nenhuma diferença foi encontrada entre os conjuntos de dados em 6 K e 40 K. Todas as reflexões observadas puderam ser identificadas como tendo surgido da estrutura atômica de 6 K até 300 K - nenhuma reflexão magnética foi identificado.
Os padrões de difração na faixa de temperatura de 300 K a 6 K também indicaram que não houve transição de fase estrutural de tetragonal para ortorrômbico na rede cristalina.
Os pesquisadores relataram que os parâmetros de rede aumentaram continuamente com a temperatura devido à expansão térmica e uma distorção fraca no tetraedro possivelmente ocorreu a 160 K. Detalhes da estrutura apontam para esta distorção proveniente dos FeAs 2 camadas.
A estreita relação entre a estrutura local do tetraedro FeAs4 e a temperatura supercondutora, sugeriu que TheFeAsN está em um estado supercondutor quase otimizado.
Isso é diferente de muitos outros materiais supercondutores descobertos, que requerem ajustes em sua química para produzir a temperatura crítica mais alta.
Os autores também presumiram que a curta distância do Fe-As favoreceria o salto de elétrons, reduzindo correlações eletrônicas e ordem orbital, fornecendo assim uma explicação razoável para a ausência de ordem magnética, transição estrutural e anomalia de resistividade.
As medições de densidade de portador indicaram que ThFeAsN já poderia ser dopado por elétrons, que são provavelmente introduzidos pela deficiência de N ou ocupação de O ou a valência reduzida do nitrogênio. O efeito de autodopagem pode ser responsável pela supercondutividade e supressão da ordem magnética.
