p A ponta de cromo polarizado de spin (Cr) sendo varrida sobre a área supercondutora de C 2 magnetismo, representado no fundo (as áreas direita e inferior da imagem) com pares de elétrons mostrados como esferas vermelhas acopladas. Logo abaixo da ponta, a corrente polarizada por spin induz localmente C 4 ordem antiferromagnética (ilustrada com placas amarelas e azuis), que permanece estável conforme mostrado no traço da ponta à esquerda. Por outro lado, o C 4 o pedido pode ser apagado quando a área é tratada termicamente além de uma temperatura mais alta específica. Uma vez que as flutuações de spin para este C 4 a ordem não pode suportar o emparelhamento de elétrons na estrutura de banda FeAs típica, a supercondutividade é suprimida, conforme ilustrado com os pares de elétrons quebrados na região da plaqueta. Crédito:Jhinhwan Lee
p Um grupo de pesquisadores de instituições na Coréia e nos Estados Unidos determinou como empregar um tipo de microscopia eletrônica para fazer com que regiões dentro de um supercondutor baseado em ferro alternem entre os estados supercondutores e não supercondutores. Este estudo, publicado na edição de 1º de dezembro de
Cartas de revisão física , é o primeiro de seu tipo, e abre uma porta para uma nova maneira de manipular e aprender sobre supercondutores. p Os supercondutores à base de ferro, um dos quais foi estudado neste trabalho, são uma das várias classes desses materiais fascinantes, que têm a capacidade de conduzir eletricidade com resistência virtualmente zero abaixo de uma determinada temperatura. Os cientistas ainda estão trabalhando nos complexos detalhes de nível atômico que fundamentam o comportamento eletrônico e magnético desses materiais. Os materiais à base de ferro, em particular, são conhecidos por exibir fenômenos intrigantes relacionados a estados supercondutores e magnéticos coexistentes.
p Aqui, pesquisadores estudaram um composto composto de estrôncio (Sr), vanádio (V), oxigênio (O), ferro (Fe), e arsênio (As), com uma estrutura que consiste em FeAs e Sr alternados
2 VO
3 camadas. Eles sondaram suas propriedades magnéticas e eletrônicas com um microscópio de tunelamento de varredura polarizado por spin (SPSTM), um dispositivo que passa uma ponta de metal atomicamente afiada - com apenas alguns átomos de largura - sobre a superfície de uma amostra. A ponta e a amostra não se tocam, mas são colocadas em proximidade em escala quântica uma da outra, de modo que uma tensão de polarização aplicada entre elas faz com que uma corrente flua entre a ponta e a amostra. Nesse caso, a corrente é polarizada por spin, o que significa que seus elétrons tendem a ter o mesmo spin - o minúsculo campo magnético carregado por um elétron que aponta para "cima" ou "para baixo, "como um ímã de barra.
p Tipicamente, a camada de FeAs deste material é fortemente supercondutora e prefere uma certa ordem magnética, apelidado de C
2 pedido, que se refere a como os campos magnéticos de seus átomos (que são devidos, por sua vez, para spins de elétrons). Os resultados da varredura SPSTM mostram que a corrente polarizada de spin injetada, quando suficientemente alto, induz uma ordem magnética diferente, C
4 pedido, na camada FeAs. Na mesma área local, a supercondutividade de alguma forma desaparece magicamente.
p "Para nosso conhecimento, nosso estudo é o primeiro relato de uma observação direta no espaço real deste tipo de controle por uma sonda local, bem como a primeira demonstração em escala atômica da correlação entre magnetismo e supercondutividade, "disse o autor correspondente do artigo, Jhinhwan Lee, um físico do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia, para
Phys.org .
p Lee e seu grupo introduziram novas maneiras de realizar SPSTM usando uma ponta antiferromagnética de cromo (Cr). Um antiferroímã é um material em que os campos magnéticos de seus átomos são ordenados em um padrão alternado de cima para baixo, de modo que tem um campo magnético de dispersão mínimo que pode inadvertidamente matar a supercondutividade local (o que pode acontecer com pontas ferromagnéticas, como dicas de Fe, que outros pesquisadores do SPSTM usam). Eles compararam essas varreduras de ponta de Cr com aquelas feitas com uma ponta de tungstênio (W) não polarizada. Em baixas tensões de polarização, as varreduras de superfície eram qualitativamente idênticas. Mas à medida que a tensão foi aumentada usando a ponta Cr, a superfície começou a mudar, revelando o C
4 simetria magnética. O C
4 pedido mantido mesmo quando a tensão foi reduzida novamente, embora tenha sido apagado quando recozido termicamente (tratado termicamente) além de uma temperatura específica acima da qual qualquer ordem magnética na camada de FeAs desaparece.
p Para estudar a conexão entre o C
4 ordem magnética e a supressão da supercondutividade, Lee e seu grupo realizaram varreduras SPSTM de alta resolução do C
4 estado com pontas de Cr e comparou-os com simulações. Os resultados os levaram a sugerir uma possível explicação:que as flutuações de spin de baixa energia no C
4 o estado não pode mediar o emparelhamento entre os elétrons. Isso é fundamental porque esse emparelhamento de elétrons, desafiando seu desejo natural de repelir um ao outro, leva à supercondutividade.
p O emparelhamento baseado na flutuação de spin é uma teoria do emparelhamento de elétrons em supercondutores baseados em ferro; outro conjunto de teorias pressupõe que as flutuações nos orbitais do elétron são a chave. Lee e seu grupo acreditam que seus resultados parecem apoiar o primeiro, pelo menos neste supercondutor.
p "Nossas descobertas podem ser estendidas a estudos futuros onde o magnetismo e a supercondutividade são manipulados usando correntes polarizadas e não polarizadas, levando a novos dispositivos de memória antiferromagnética e transistores que controlam a supercondutividade, "disse Lee. p © 2017 Phys.org
