A supercondutividade de alta temperatura (Tc) normalmente se desenvolve a partir de isoladores antiferromagnéticos, e a supercondutividade e o ferromagnetismo são sempre mutuamente exclusivos. Recentemente, O grupo de Xianhui Chen na Universidade de Ciência e Tecnologia da China observou uma transição reversível controlada por campo elétrico de supercondutor para isolador ferromagnético em (Li, Fe) Floco fino OHFeSe. Este trabalho oferece uma plataforma única para estudar a relação entre supercondutividade e ferromagnetismo em supercondutores à base de Fe e pode fornecer algumas pistas sobre a compreensão do mecanismo de emparelhamento de elétrons além da supercondutividade elétron-fônon convencional.

A relação entre supercondutividade e magnetismo é a chave para entender o mecanismo de emparelhamento de elétrons além da supercondutividade elétron-fônon convencional. Controlar o magnetismo próximo à região supercondutora poderia explicar os estados eletrônicos concorrentes ou entrelaçados nas fases supercondutora e magnética. Modular a densidade da portadora por meio de transistores elétricos de campo (FET) é uma das maneiras mais eficazes de manipular os estados eletrônicos ordenados coletivamente na física da matéria condensada. Contudo, apenas a concentração do transportador na superfície dos materiais pode ser ajustada com a técnica de passagem convencional e o controle da densidade de carga no volume é prejudicado devido à triagem de Thomas-Fermi. Recentemente, um novo tipo de FET foi desenvolvido usando condutor de íon sólido (SIC) como dielétrico de porta. Em tal SIC-FET, o campo elétrico não pode apenas ajustar a densidade da portadora para induzir transições de fase eletrônicas, mas também conduzem íons em um cristal para transformá-lo de uma fase cristalina para outra.

Por esta nova técnica desenvolvida de gating, O grupo de Xianhui Chen na Universidade de Ciência e Tecnologia da China observou uma transição reversível controlada por campo elétrico de supercondutor para isolador ferromagnético em (Li, Fe) Floco fino OHFeSe. Usando SIC-FET, Os íons de lítio podem ser levados para dentro ou extraídos do (Li, Fe) Floco fino OHFeSe por campo elétrico. Quando os íons de lítio são inicialmente conduzidos para o floco fino, Os íons de lítio substituem o Fe nas camadas de hidróxido e os íons de Fe expelidos pelo Li podem migrar para longe das camadas de hidróxido para preencher as lacunas nas camadas de seleneto. Assim que as vagas forem preenchidas, o floco fino atinge o Tc ideal ~ 43 K. Com mais injeção de Li, os íons Fe expelidos das camadas de hidróxido migram para os locais intersticiais, e então os íons Fe intersticiais tornam-se ordenados e, eventualmente, levam a uma ordem ferromagnética de longo alcance. Então, uma fase supercondutora em forma de cúpula com Tc ideal (=43 K) é continuamente sintonizada em uma fase isolante ferromagnética, que exibe um comportamento crítico quântico controlado por campo elétrico. O dispositivo é fabricado em um condutor de íon sólido, que pode manipular reversivelmente estados eletrônicos ordenados coletivamente dos materiais e estabilizar novas estruturas metaestáveis ​​por campo elétrico. Este trabalho abre caminho para acessar fases metaestáveis ​​e controlar a transformação de fase estrutural, bem como propriedades físicas pelo campo elétrico.

Essas descobertas surpreendentes oferecem uma plataforma única para estudar a relação entre a supercondutividade e o ferromagnetismo em supercondutores à base de ferro. Este trabalho também demonstra o desempenho superior do SIC-FET na regulação das propriedades físicas de cristais em camadas e suas aplicações potenciais para dispositivos multifuncionais.