La superconductividad de alta temperatura (Tc) se desarrolla típicamente a partir de aisladores antiferromagnéticos, y la superconductividad y el ferromagnetismo son siempre mutuamente excluyentes. Recientemente, El grupo de Xianhui Chen en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China observó una transición reversible controlada por campo eléctrico de superconductor a aislante ferromagnético en (Li, Fe) OHFeSe escama fina. Este trabajo ofrece una plataforma única para estudiar la relación entre la superconductividad y el ferromagnetismo en superconductores basados ​​en Fe y puede proporcionar alguna pista sobre la comprensión del mecanismo de emparejamiento de electrones más allá de la superconductividad convencional de electrones y fonones.

La relación entre la superconductividad y el magnetismo es clave para comprender el mecanismo de emparejamiento de electrones más allá de la superconductividad convencional de electrones y fonones. Controlar el magnetismo cerca de la región superconductora podría explicar los estados electrónicos en competencia o entrelazados en las fases superconductora y magnética. Modular la densidad de portadora a través de transistores eléctricos de campo (FET) es una de las formas más efectivas de manipular los estados electrónicos ordenados colectivamente en la física de la materia condensada. Sin embargo, solo la concentración de portador en la superficie de los materiales se puede ajustar con la técnica de compuerta convencional y el control de la densidad de carga en el volumen está plagado debido al cribado Thomas-Fermi. Recientemente, Se ha desarrollado un nuevo tipo de FET que utiliza un conductor de iones sólidos (SIC) como dieléctrico de puerta. En tal SIC-FET, el campo eléctrico no solo puede sintonizar la densidad de la portadora para inducir transiciones de fase electrónicas, pero también impulsan iones en un cristal para transformarlo de una fase cristalina a otra.

Mediante esta nueva técnica de compuerta desarrollada, El grupo de Xianhui Chen en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China observó una transición reversible controlada por campo eléctrico de superconductor a aislante ferromagnético en (Li, Fe) OHFeSe escama fina. Usando SIC-FET, Los iones de Li pueden introducirse o extraerse del (Li, Fe) OHFeSe escamas finas por campo eléctrico. Cuando los iones de Li se introducen inicialmente en la escama delgada, Los iones de Li reemplazan al Fe en las capas de hidróxido y los iones de Fe expulsados ​​por Li pueden migrar lejos de las capas de hidróxido para llenar los vacíos en las capas de seleniuro. Una vez que se llenen las vacantes, la escama fina alcanza el Tc óptimo ~ 43 K.Con más inyección de Li, los iones Fe extruidos de las capas de hidróxido migran a los sitios intersticiales, y luego los iones de Fe intersticiales se ordenan y eventualmente conducen a un orden ferromagnético de largo alcance. Entonces, una fase superconductora en forma de cúpula con una Tc óptima (=43 K) se sintoniza continuamente en una fase de aislamiento ferromagnético, que exhibe un comportamiento crítico cuántico controlado por campo eléctrico. El dispositivo está fabricado en un conductor de iones sólido, que puede manipular reversiblemente estados electrónicos ordenados colectivamente de los materiales y estabilizar nuevas estructuras metaestables por campo eléctrico. Este trabajo allana el camino para acceder a las fases metaestables y controlar la transformación de la fase estructural, así como las propiedades físicas del campo eléctrico.

Estos sorprendentes hallazgos ofrecen una plataforma única para estudiar la relación entre la superconductividad y el ferromagnetismo en superconductores basados ​​en Fe. Este trabajo también demuestra el desempeño superior de SIC-FET en la regulación de las propiedades físicas de los cristales en capas y sus aplicaciones potenciales para dispositivos multifuncionales.