En utilisant des techniques de résonance magnétique nucléaire à l'état solide (ssNMR), des scientifiques du laboratoire Ames du département américain de l'Énergie ont découvert une nouvelle criticité quantique dans un matériau supraconducteur, conduisant à une meilleure compréhension du lien entre le magnétisme et la supraconductivité non conventionnelle.

La plupart des supraconducteurs fer-arséniure présentent à la fois des transitions magnétiques et structurelles (ou nématiques), rendant difficile la compréhension du rôle qu'ils jouent dans les états supraconducteurs. Mais un composé de calcium, potassium, fer à repasser, et l'arsenic, et dopé avec de petites quantités de nickel, CaK(Fe 1−x Ni X ) 4 Comme 4 , fabriqué pour la première fois au laboratoire Ames, a été découvert pour présenter un nouvel état magnétique appelé état antiferromagnétique cristallin spin-vortex hedgehog sans transitions nématiques.

"Les fluctuations de spin ou nématiques peuvent être considérées comme jouant un rôle important pour la supraconductivité non conventionnelle, " dit Yuji Furukawa, chercheur principal au laboratoire Ames et professeur de physique et d'astronomie à l'Iowa State University. "Avec ce matériau particulier, nous n'avons pu examiner que les fluctuations magnétiques, et la RMN est l'une des techniques les plus sensibles pour les examiner. "en utilisant 75As RMN, nous avons découvert que CaK(Fe 1−x Ni X ) 4 Comme 4 est situé à un point critique quantique antiferromagnétique de cristal de spin-vortex en hérisson qui est évité en raison de la supraconductivité. La découverte de la criticité quantique magnétique sans nématicité dans CaK(Fe 1−x Ni X ) 4 Comme 4 suggère que les fluctuations de spin sont le principal moteur de la supraconductivité."

La découverte de Furukawa est le fruit d'une collaboration entre l'équipe SSNMR de renommée mondiale du laboratoire Ames et les physiciens de la matière condensée du laboratoire, dont Paul Canfield, un scientifique principal au laboratoire Ames et un professeur émérite et le professeur Robert Allen Wright de physique et d'astronomie à l'Iowa State University.

"C'est un nouveau type d'ordre magnétique, " a déclaré Canfield. "Vous avez cette interaction intéressante entre la supraconductivité et le magnétisme à partir de températures élevées à l'état normal. Cela nous donne une certaine idée que cette supraconductivité à haute température peut provenir de cette transition antiferromagnétique critique quasi quantique. »

La recherche est discutée plus en détail dans le document, "Criticité quantique antiferromagnétique de cristal de spin-vortex de hérisson dans CaK (Fe 1−x Ni X ) 4 Comme 4 révélé par RMN, " Publié dans Lettres d'examen physique .