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    Transición nemática y supresión a nanoescala de la superconductividad en un calcogenuro de hierro

    Examinando un superconductor de alta temperatura de calcogenuro de hierro, La física Ilija Zeljkovic del Boston College y un equipo internacional de investigadores informan en Nature Physics que justo antes de que el material entre por completo en el estado nemático, La nematicidad electrónica aparece por primera vez en parches a nanoescala en su superficie, representado en esta imagen por las marcas oscuras. Crédito:Ilija Zeljkovic / Boston College

    En superconductores no convencionales, los electrones a menudo muestran una tendencia hacia el ordenamiento espacial dentro de su estructura atómica.

    En superconductores de alta temperatura, esto viene en la forma de la estructura electrónica que exhibe una diferencia pronunciada en las direcciones del retículo a lo largo de las cuales se ordenan los átomos.

    Dentro de estos materiales, esta actividad electrónica a su vez rompe la simetría rotacional del cristal, una fase conocida como nematicidad electrónica. Los investigadores han buscado comprender mejor este novedoso estado electrónico, que coexiste con la superconductividad.

    La profesora asociada de física de Boston College, Ilija Zeljkovic, y un equipo internacional de investigadores se propusieron comprender mejor la firma a escala atómica de la transición nemática electrónica en Fe (Te, Se) —una clase de materiales conocidos como superconductores de calcogenuro de hierro— en una composición del material especialmente formulada donde la nematicidad electrónica puede cambiar espacialmente más rápidamente o fluctuar con el tiempo.

    Un foco de investigadores que intentan comprender las propiedades superconductoras, Los calcogenuros de hierro se definen por su composición a partir de diferentes porcentajes de azufre, selenio, y tellerium. Por sus experimentos, el equipo creó muestras compuestas que contienen entre 35 y 50 por ciento de selenio, finalmente descubriendo que una construcción de selenio del 45 por ciento reveló una nematicidad electrónica que es espacialmente no homogénea, o no ocurrir igualmente en cada punto del material.

    Usando microscopía de túnel de barrido de imágenes espectroscópicas de baja temperatura (STM), El equipo descubrió que en el punto de transición, justo antes de que el material entre en estado nemático, la nematicidad electrónica aparece por primera vez en regiones localizadas a nanoescala. Zeljkovic y sus colegas informaron en la edición en línea de la revista. Física de la naturaleza .

    Además, el equipo descubrió que en la misma composición de selenio al 45 por ciento, pequeñas cantidades de "tensión" (un estiramiento del material en una dirección) de solo una fracción de un por ciento pueden conducir a la aparición de nematicidad local, que a su vez suprime la superconductividad. Este no fue el caso de Fe (Te, Se) muestras construidas con una composición de Se más baja del 35 por ciento, que muestran efectos insignificantes sobre la superconductividad de las mismas cantidades de tensión.

    El equipo encontró que en ciertas composiciones de Fe (Te, Se) las fluctuaciones nemáticas pueden ser "fijadas" por el desorden estructural, que dificulta la superconductividad en determinadas regiones del material, dijo Zeljkovic, se unieron al proyecto sus colegas de Boston College, el profesor de física Ziqiang Wang y los estudiantes graduados He Zhao y Hong Li, así como investigadores de otras instituciones de EE. UU. y China.

    "Fue sorprendente que las regiones nemáticas parezcan no ser superconductoras en absoluto, a pesar del hecho de que la temperatura de transición superconductora debería ser la más alta en la composición del 45 por ciento, ", dijo Zeljkovic." Esto podría ser indicativo de 'fluctuaciones' nemáticas, se cree que mejora la superconductividad cerca de la transición nemática, volviéndose estático y, por tanto, reduciendo localmente las propiedades superconductoras ".

    Zeljkovic dijo que los resultados indican que un punto crítico cuántico oculto, un punto de referencia buscado en la transición entre diferentes estados en materia a cero grados Kelvin, puede existir en Fe (Te, Se). Dijo que se requeriría más investigación sobre el material para determinar si ese es el caso.


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