Dependência da resistividade elétrica da temperatura para a amostra BaTh2Fe4As4 (N0.7O0.3) 2, indicando uma transição supercondutora a 30 K. A temperatura de resistência zero é 22 K. A inserção mostra a estrutura do cristal projetada no plano ac. Os dois blocos estruturais constituintes, denominado "1111" e "122", respectivamente, estão marcados, e a transferência de carga entre blocos é mostrada pela seta. Crédito:© Science China Press
Supercondutores à base de ferro (IBSCs) têm atraído atenção de pesquisas constantes na última década, em parte porque novos IBSCs foram descobertos um após o outro nos primeiros anos. Atualmente, Contudo, a exploração de IBSCs torna-se cada vez mais desafiadora. Uma equipe de pesquisa da Universidade de Zhejiang desenvolveu uma estratégia de projeto estrutural para exploração a partir da qual eles conseguiram encontrar uma série de IBSCs dopados com poços com camadas duplas de FeAs nos últimos anos. No entanto, o análogo dopado por elétrons não foi realizado até agora.
O recém-descoberto IBSC dopado com elétrons é BaTh 2 Fe 4 Como 4 (N 0,7 O 0,3 ) 2 , um composto de intercrescimento de BaFe não dopado 2 Como 2 e ThFeAsN dopado com elétrons 0,7 O 0,3 (veja a inserção da Figura 1). O novo supercondutor pode ser sintetizado apenas quando o nitrogênio é parcialmente substituído por oxigênio, como no caso do BaTh 2 Fe 4 Como 4 (N 0,7 O 0,3 ) 2 .
Nomeadamente, a fase livre de oxigênio, Banho de banheira 2 Fe 4 Como 4 N 2 , não pôde ser preparado devido à correspondência da rede. O processo sintético realizado é na verdade uma reação redox, BaFe 2 Como 2 + 2ThFeAsN 0,7 O 0,3 =BaTh 2 Fe 4 Como 4 (N 0,7 O 0,3 ) 2 , o que indica um papel essencial da transferência de carga entre blocos para estabilizar a estrutura de intercrescimento. Observe que, enquanto ambos os blocos estruturais constituintes compartilham átomos de ferro idênticos, eles contêm átomos de arsênio cristalograficamente diferentes, como conseqüência da transferência de carga.
Embora o novo supercondutor seja isoestrutural aos anteriores "tipo 12442", mostra propriedades físicas e estruturais contrastantes. Primeiro, os detalhes estruturais nas camadas de FeAs são diferentes daqueles dos IBSCs do tipo 12442 dopados com orifícios, mas semelhante à maioria dos IBSCs dopados com elétrons. Segundo, a medição do efeito Hall mostra coeficiente Hall negativo em toda a faixa de temperatura, e os valores do coeficiente de Hall são consistentes com o nível de dopagem de elétrons devido à substituição do oxigênio. Terceiro, as propriedades supercondutoras, como os campos críticos superiores e o salto de calor específico, estão próximas da maioria dos IBSCs dopados com elétrons.
O início da temperatura de transição resistiva do novo IBSC de dupla camada de FeAs é de 30 K, e a temperatura de resistência zero é 22 K. Correspondentemente, a susceptibilidade magnética e os dados de calor específico sugerem duas transições, e a supercondutividade em massa aparece em 22 K. O resultado está em contraste com a contraparte de camada única de FeAs, ThFeAsN 0,85 O 0,15 , com o mesmo nível de dopagem. Este último não mostra supercondutividade acima de 1,8 K.
O papel essencial da transferência de carga entre blocos demonstrado parece ser perspicaz, o que poderia ser útil para a exploração de materiais em camadas mais amplas além dos IBSCs em camadas.
