Een samenwerking tussen wetenschappers van het Ames Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy en het Institute for Theoretical Physics van de Goethe University in Frankfurt am Main heeft een aantal unieke eigenschappen voorspeld in een groep van op ijzer gebaseerde supergeleiders, inclusief superelasticiteit bij kamertemperatuur.

Ames Laboratory produceerde monsters van een van deze ijzerarsenidematerialen met calcium en kalium, CaKFe ₄ Als ₄ , en experimenteel ontdekt dat wanneer ze onder druk worden gezet, de structuur van het materiaal zakte merkbaar in.

"Het is een grote verandering in afmeting voor een niet-rubberachtig materiaal, en we wilden weten hoe die ingestorte toestand precies plaatsvond, " zei Paul Canfield, een senior wetenschapper aan het Ames Laboratory en een Distinguished Professor en de Robert Allen Wright Professor of Physics and Astronomy aan de Iowa State University.

Door computationele druksimulaties, de onderzoekers ontdekten dat het materiaal in fasen instortte - "half samengevouwen tetragonale fasen" genoemd - waarbij de atomaire structuur nabij de calciumlagen in de materialen eerst instortte, gevolgd door het instorten van de kaliumlaag bij hogere drukken. De simulaties voorspelden ook dat dit gedrag zou kunnen worden gevonden in vergelijkbare materialen die nog niet experimenteel zijn getest.

"Deze studie heeft niet alleen implicaties voor eigenschappen van magnetisme en supergeleiding, het kan een veel bredere toepassing hebben in elasticiteit bij kamertemperatuur, ' zei Canfield.

Canfield werkte samen met Roser Valenti aan het Instituut voor Theoretische Fysica van de Goethe-universiteit Frankfurt am Main, die in 2014 als gastfaculteitslid diende voor Canfield's Humboldt Award.

Het was een genoegen als experimentator om toegang te krijgen tot de steeds grotere rekenvaardigheden van deze theoretische groep om eigenschappen te modelleren en te voorspellen, ' zei Canfield.

Het onderzoek wordt verder besproken in de paper, "Trends in drukgeïnduceerde laagselectieve half-ingeklapte tetragonale fasen in de op ijzer gebaseerde supergeleiderfamilie AeAFe ₄ Als ₄ , " geschreven door Vladislav Borisov, Paul C. Canfield, en Roser Valentin; en gepubliceerd als suggestie van een redacteur in Fysieke beoordeling B .