Op ijzer gebaseerde supergeleiders (IBSC's) hebben het afgelopen decennium aanhoudende onderzoeksaandacht getrokken, deels omdat in de voorgaande jaren nieuwe IBSC's de een na de ander werden ontdekt. Momenteel, echter, verkenning van IBSC's wordt steeds uitdagender. Een onderzoeksteam van de Zhejiang University ontwikkelde een structurele ontwerpstrategie voor exploratie waaruit ze de afgelopen jaren een reeks met gaten gedoteerde IBSC's met dubbele FeAs-lagen hebben gevonden. Hoe dan ook, de met elektronen gedoteerde analoog is tot nu toe niet gerealiseerd.

De nieuw ontdekte elektron-gedoteerde IBSC is BaTh ₂ Fe ₄ Als ₄ (N _0,7 O _0.3 ) ₂ , een vergroeiingsverbinding van niet-gedoteerde BaFe ₂ Als ₂ en met elektronen gedoteerde ThFeAsN _0,7 O _0.3 (zie de inzet van figuur 1). De nieuwe supergeleider kan alleen worden gesynthetiseerd wanneer stikstof gedeeltelijk wordt vervangen door zuurstof, zoals in het geval van BaTh ₂ Fe ₄ Als ₄ (N _0,7 O _0.3 ) ₂ .

Namelijk, de zuurstofvrije fase, Badkuip ₂ Fe ₄ Als ₄ N ₂ , kon niet worden voorbereid vanwege roosteraanpassing. Het gerealiseerde syntheseproces is eigenlijk een redoxreactie, BaFe ₂ Als ₂ + 2ThFeAsN _0,7 O _0.3 =BaTh ₂ Fe ₄ Als ₄ (N _0,7 O _0.3 ) ₂ , wat wijst op een essentiële rol van ladingsoverdracht tussen blokken voor het stabiliseren van de vergroeiingsstructuur. Let daar op, terwijl beide samenstellende structurele blokken identieke ijzeratomen delen, ze bevatten kristallografisch verschillende arseenatomen, als gevolg van de lastenoverdracht.

Hoewel de nieuwe supergeleider isostructureel is aan de vorige "12442-type", het vertoont contrasterende structurele en fysieke eigenschappen. Eerst, de structurele details in de FeAs-lagen verschillen van die van met gaten gedoteerde 12442-type IBSC's, maar vergelijkbaar met de meeste met elektronen gedoteerde IBSC's. Tweede, de Hall-effectmeting toont een negatieve Hall-coëfficiënt in het hele temperatuurbereik, en de Hall-coëfficiëntwaarden zijn consistent met het elektronendoteringsniveau vanwege de zuurstofsubstitutie. Derde, de supergeleidende eigenschappen zoals de bovenste kritische velden en specifieke warmtesprong liggen dicht bij de meeste met elektronen gedoteerde IBSC's.

De begin resistieve overgangstemperatuur van de nieuwe dubbele FeAs-laag IBSC is 30 K, en de nulweerstandstemperatuur is 22 K. Dienovereenkomstig, de magnetische gevoeligheid en specifieke warmtegegevens suggereren twee overgangen, en de bulk-supergeleiding verschijnt bij 22 K. Het resultaat is in tegenstelling tot de tegenhanger met één FeAs-laag, ThFeAsN _0,85 O _0,15 , met hetzelfde dopingniveau. Deze laatste vertoont geen supergeleiding boven 1,8 K.

De aangetoonde essentiële rol van ladingsoverdracht tussen blokken lijkt inzichtelijk te zijn, die nuttig kunnen zijn voor de verkenning van bredere gelaagde materialen buiten de gelaagde IBSC's.