La diffraction des neutrons au Centre australien de diffusion des neutrons a clarifié l'absence d'ordre magnétique et classé la supraconductivité d'une nouvelle génération de supraconducteurs dans un article publié dans Lettres Europhysiques .

Le nitrure à base de fer, ThFeAsN, qui contient Th 2 N 2 et FeAs 2 couches, a été d'un intérêt considérable car la supraconductivité non conventionnelle se produisant à une température de 30 K. Ce matériau était d'un intérêt particulier car la supraconductivité a été observée sans dopage à l'oxygène.

Un grand groupe de chercheurs majoritairement chinois, dirigé par le professeur Huiqian Luo du Laboratoire national de physique de la matière condensée de Pékin, a rassemblé des mesures de diffraction sur le diffractomètre à haute intensité WOMBAT, assisté par les scientifiques instrumentistes Dr Helen Maynard-Casely et Dr Guochu Deng basés au Centre australien de diffusion des neutrons. Cela leur a permis de déterminer la structure cristalline du composé sur une large plage de températures.

Dans des types de matériaux similaires, on pense que l'apparition d'un état supraconducteur est associée à un ordre magnétique au sein de la structure cristalline. Des mesures antérieures n'avaient montré aucun ordre magnétique dans le matériau ThFeAsN, et donc cette étude neutronique a été l'occasion de le confirmer et de rechercher d'autres informations structurelles sur les propriétés du matériau.

L'absence d'ordre magnétique a été confirmée car aucune différence n'a été trouvée entre les ensembles de données à 6 K et 40 K. Toutes les réflexions observées ont pu être identifiées comme provenant de la structure atomique de 6K à 300K - aucune réflexion magnétique n'a été identifié.

Les diagrammes de diffraction sur la plage de températures de 300 K à 6 K ont également indiqué qu'il n'y avait pas de transition de phase structurelle de tétragonale à orthorhombique dans le réseau cristallin.

Les chercheurs ont signalé que les paramètres du réseau augmentaient continuellement avec la température en raison de la dilatation thermique et qu'une faible distorsion dans le tétraèdre avait probablement eu lieu à 160 K. Les détails de la structure indiquent cette distorsion provenant des FeAs. 2 couches.

La relation étroite entre la structure locale du tétraèdre FeAs4 et la température supraconductrice, suggéré que TheFeAsN est dans un état supraconducteur presque optimisé.

Ceci est différent de beaucoup d'autres matériaux supraconducteurs découverts, qui nécessitent des ajustements dans leur chimie pour produire la température critique la plus élevée.

Les auteurs ont également supposé que la distance proche de Fe-As favoriserait le saut d'électrons, réduire les corrélations électroniques et l'ordre orbital, fournissant ainsi une explication raisonnable de l'absence d'ordre magnétique, transition structurelle et anomalie de résistivité.

Les mesures de densité de porteurs ont indiqué que le ThFeAsN pouvait déjà être dopé par des électrons, qui sont probablement introduits par la carence en N ou l'occupation en O ou la valence réduite de l'azote. L'effet d'autodopage pourrait être responsable de la supraconductivité et de la suppression de l'ordre magnétique.