A pesquisa recém-publicada de uma equipe de cientistas liderada pelo Laboratório Ames do Departamento de Energia dos EUA lança mais luz sobre a natureza da supercondutividade à base de ferro em alta temperatura.

As teorias atuais sugerem que as flutuações magnéticas desempenham um papel muito significativo na determinação das propriedades supercondutoras e até atuam como uma "cola de emparelhamento" em supercondutores à base de ferro.

“Um metal se torna um supercondutor quando elétrons normais formam o que os físicos chamam de pares de Cooper. As interações responsáveis ​​por essa ligação são freqüentemente chamadas de 'cola de emparelhamento'. Determinar a natureza desta cola é a chave para a compreensão, otimizar e controlar materiais supercondutores, "disse Ruslan Prozorov, um físico do Ames Laboratory, especialista em supercondutividade e magnetismo.

Os cientistas, do Laboratório Ames, Universidade de Nanjing, Universidade de Minnesota, e L'École Polytechnique, concentrou sua atenção em amostras de cristal único de alta qualidade de uma família amplamente estudada de supercondutores de alta temperatura com arseneto de ferro. Eles buscaram uma abordagem experimental para interromper sistematicamente o magnético, estados ordenados eletrônicos e supercondutores; enquanto mantém o campo magnético, temperatura, e a pressão inalterada.

Eles escolheram uma direção não tão óbvia - induzindo deliberadamente a desordem na rede cristalina, mas de forma controlada e quantificável. Isso foi realizado no acelerador de elétrons SIRIUS na École Polytechnique. Os cientistas bombardearam suas amostras com elétrons rápidos movendo-se a dez por cento da velocidade da luz, criando colisões que deslocaram átomos, e resultando em defeitos "pontuais" desejados. O método, adotado no Laboratório Ames nos estágios iniciais da pesquisa de supercondutividade de ferro, é uma forma de cutucar ou cutucar o sistema e medir sua resposta. "Pense nisso como outro 'botão' que podemos girar, deixando outros parâmetros importantes inalterados, "disse Prozorov.

Em pesquisas anteriores e relacionadas publicadas em Nature Communications em 2018, e usando uma abordagem semelhante de sondagem do sistema por desordem, a equipe olhou para a coexistência e interação da supercondutividade e onda de densidade de carga (CDW), outra ordem quântica competindo com a supercondutividade. Lá eles encontraram uma relação intrincada em que o CDW compete pelos mesmos estados eletrônicos, mas também ajuda a supercondutividade ao suavizar os modos de fônon que desempenham o papel de uma cola supercondutora nesse caso (um supercondutor NbSe2).

No presente trabalho, o magnetismo itinerante (onda de densidade de spin) também compete com a supercondutividade pelos estados eletrônicos, mas oferece flutuações magnéticas como cola.

A equipe descobriu que a desordem adicionada resultou em uma supressão substancial da ordem magnética e da supercondutividade, apontando para um papel não trivial do magnetismo na supercondutividade de alta temperatura.

A pesquisa é discutida mais detalhadamente no artigo, "Interação entre supercondutividade e magnetismo itinerante em Ba subdopado _1-x K _x Fe ₂ Como ₂ (x =0,2) sondado pela resposta ao transtorno semelhante a um ponto controlado, "de autoria de R. Prozorov, M. Ko? Czykowski, M.A. Tanatar, H. H. Wen, R. M. Fernandes, e P. C. Canfield; e publicado em Nature Quantum Materials .