Het Ames Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy heeft met succes de eerste pure, monokristallijn monster van een nieuwe ijzerarsenide supergeleider, CaKFe4As4, en studies van dit materiaal hebben enkele lang bestaande theoretische modellen van supergeleiding in twijfel getrokken.

Het materiaal valt op door de hoge supergeleidende temperatuur van 35K zonder de noodzaak van kleine hoeveelheden extra elementen (zoals kobalt of nikkel), doping genoemd.

"Dat is belangrijk omdat doteringen, die voorheen werden gebruikt om supergeleiding te induceren, interfereren ook met supergeleiding en andere belangrijke fysieke eigenschappen van materialen", zegt Adam Kaminski, Ames Laboratoriumwetenschapper en professor in de afdeling Natuur- en Sterrenkunde aan de Iowa State University. "Dit materiaal gaf ons een uitstekende gelegenheid om supergeleiding in ongerepte monsters te bestuderen zonder de interferentie van doteermiddelen."

Met behulp van hoek-opgeloste foto-emissiespectroscopie met hoge resolutie en dichtheidsfunctionaaltheorie, onderzoekers waren in staat om de supergeleidende kloof te meten in gebieden van de momentumruimte die voorheen ontoegankelijk waren in andere materialen, en ontdekten dat hun resultaten in tegenspraak waren met het algemeen aanvaarde antiferromagnetische fluctuatiemodel.

"Onze gegevens verkregen uit monsters van ongerepte ijzer-arseen-supergeleider vertegenwoordigen een grote afwijking van eerdere studies van gedoteerde monsters en stellen enkele gevestigde theorieën in vraag, "zei Kaminski. "Het betekent dat de voorspellingen van eerdere modellen slechts gedeeltelijk geldig zijn, en er zijn veel aspecten die niet volledig worden begrepen. Wat ons werk heeft bereikt, is het creëren van een nieuwe schone onderzoeksbaan, op weg naar het vinden van een algemeen model om het gedrag van deze nieuwe supergeleiders te verklaren."