In onconventionele supergeleiders is de grootste uitdaging bij het onderzoek naar mechanismen om te onthullen hoe de elektronen zich vormen tot Cooper-paren en collectief condenseren tot een supergeleidende toestand onder zowel interacties van lading als spin. De op ijzer gebaseerde supergeleiders zijn vergelijkbaar met die van koperoxide en zware fermion-supergeleiders, en ze vertonen ook sterke spinfluctuaties, die waarschijnlijk de supergeleidende koppeling bevorderen door te fungeren als de bosonische "koppelingslijm". Een dergelijk argument wordt ondersteund door een spin-resonantiemodus met een piekenergie, universeel lineaire schaling met T_c . Het is echter nog steeds niet bekend of in dergelijke multi-orbitale systemen het spinsysteem enkele voorkeurs fluctuerende richtingen kan hebben die gekoppeld zijn aan de orbitale vrijheidsgraad.

Neutronenverstrooiing is een directe sonde om de spinfluctuaties in materialen te meten, en dus een krachtig hulpmiddel in het mechanismeonderzoek van onconventionele supergeleiding. Met ruimtelijke resolutie in gepolariseerde neutronenverstrooiing, zal het ons gedetailleerde informatie geven over de spin-baankoppeling en de spin-anisotropie in op ijzer gebaseerde supergeleiders.

Tot nu toe zijn er drie bevestigde magnetische orden in ijzerpnictide-supergeleiders:de collineaire streepachtige orde met momenten in het vlak, de zogenaamde streep-spindichtheidsgolf (SSDW); de collineaire biaxiale orde met c-as gepolariseerde momenten zogenaamde lading-spin-dichtheidsgolf (CSDW); en de niet-collineaire, coplanaire orde met momenten in het vlak, de zogenaamde spin-vortex kristal (SVC) fase. Accumulerende bewijzen suggereren dat de spinresonantie bij voorkeur wordt gepolariseerd langs de c-as in de supergeleidende toestand die naast de SSDW- of CSDW-orders bestaat.

Onlangs hebben Liu Chang et al. bij prof. De groep van Luo Huiqian en Li Shiliang van het Institute of Physics van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS), in samenwerking met Bourges Philippe, Sidis Yvan van de Université Paris-Saclay, He Guanghong en Li Yuan van de Universiteit van Peking en andere collega's, hebben de spin onthuld resonantiemodus en de spin-anisotropie in de SVC-geordende supergeleider CaK(Fe_0.96 Ni_0,04 )₄ Als₄ .

De onderzoekers hebben twee spinresonantiemodi ontdekt met oneven en even L-symmetrieën met betrekking tot de verminderde afstand binnen de Fe-As-dubbellaagseenheid. Polarisatieanalyse suggereert dat de oneven modus zeer anisotroop is, gemanifesteerd door een sterke c-ascomponent en twee zwak anisotrope componenten in het vlak. Dergelijke spin-excitaties die de voorkeur hebben op de c-as verschijnen al in de SVC-fase en gaan zelfs door tot in de paramagnetische fase totdat de spin-anisotropie uiteindelijk verdwijnt bij hoge temperatuur.

Deze resultaten bieden het ontbrekende puzzelstukje van het spin-baankoppelingseffect in ijzer-pnictide-supergeleiders, en suggereren dat de c-as magnetische excitaties universeel de voorkeur hebben van de vermoedelijk orbitaal-selectieve supergeleidende koppeling.

Ondertussen hangt de vorm van magnetische orde af van materiaalspecifieke symmetrie-eigenschappen naast spin-baankoppeling, wat leidt tot een rijke verscheidenheid aan interactie tussen supergeleiding en magnetisme in de op ijzer gebaseerde supergeleiders.

Deze studie is gepubliceerd in Physical Review Letters . + Verder verkennen

Twee klassen onconventionele supergeleiders verbinden