Una investigación recientemente publicada de un equipo de científicos dirigido por el Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. Arroja más luz sobre la naturaleza de la superconductividad basada en hierro a alta temperatura.

Las teorías actuales sugieren que las fluctuaciones magnéticas juegan un papel muy importante en la determinación de las propiedades superconductoras e incluso actúan como un "pegamento de apareamiento" en los superconductores a base de hierro.

“Un metal se convierte en superconductor cuando los electrones normales forman lo que los físicos llaman pares de Cooper. Las interacciones responsables de esta unión a menudo se denominan 'pegamento de apareamiento'. Determinar la naturaleza de este pegamento es la clave para comprender, optimizar y controlar materiales superconductores, "dijo Ruslan Prozorov, un físico del laboratorio Ames que es un experto en superconductividad y magnetismo.

Los científicos, del Laboratorio Ames, Universidad de Nanjing, Universidad de Minnesota, y L'École Polytechnique, centraron su atención en muestras de monocristales de alta calidad de una familia ampliamente estudiada de superconductores de alta temperatura de arseniuro de hierro. Buscaron un enfoque experimental para interrumpir sistemáticamente el campo magnético, estados ordenados electrónicos y superconductores; manteniendo el campo magnético, temperatura, y presión sin cambios.

Eligieron una dirección no tan obvia:inducir deliberadamente el desorden en la red cristalina, pero de forma controlada y cuantificable. Esto se realizó en el acelerador de electrones SIRIUS en la École Polytechnique. Los científicos bombardearon sus muestras con rápidos electrones que se movían al diez por ciento de la velocidad de la luz. creando colisiones que desplazaron átomos, y dando como resultado defectos "puntuales" deseados. El método, adoptado en el Laboratorio Ames en las primeras etapas de la investigación de la superconductividad del hierro, es una forma de empujar o empujar el sistema y medir su respuesta. "Piense en ello como otro 'botón' que podemos girar, dejando sin cambios otros parámetros importantes, "dijo Prozorov.

En investigaciones anteriores y relacionadas publicadas en Comunicaciones de la naturaleza en 2018, y utilizando un enfoque similar de sondear el sistema por desorden, el equipo analizó la coexistencia y la interacción de la superconductividad y la onda de densidad de carga (CDW), otro orden cuántico que compite con la superconductividad. Allí encontraron una relación intrincada en la que CDW compite por los mismos estados electrónicos, pero también ayuda a la superconductividad al suavizar los modos de fonón que desempeñan el papel de un pegamento superconductor en ese caso (un superconductor NbSe2).

En el presente trabajo, el magnetismo itinerante (onda de densidad de espín) también compite con la superconductividad por los estados electrónicos, pero ofrece fluctuaciones magnéticas como pegamento.

El equipo descubrió que el desorden agregado resultó en una supresión sustancial tanto del orden magnético como de la superconductividad, apuntando a un papel no trivial del magnetismo en la superconductividad de alta temperatura.

La investigación se analiza con más detalle en el documento, "Interacción entre la superconductividad y el magnetismo itinerante en Ba _1-x K _X Fe ₂ Como ₂ (x =0,2) probado por la respuesta a un trastorno puntual controlado, "escrito por R. Prozorov, M. Ko? Czykowski, M.A. Tanatar, H. H. Wen, R. M. Fernandes, y P. C. Canfield; y publicado en Materiales cuánticos de la naturaleza .