Crédit :Laboratoire Ames
Une recherche récemment publiée par une équipe de scientifiques dirigée par le laboratoire Ames du département de l'Énergie des États-Unis met en lumière la nature de la supraconductivité à base de fer à haute température.
Les théories actuelles suggèrent que les fluctuations magnétiques jouent un rôle très important dans la détermination des propriétés supraconductrices et agissent même comme une "colle d'appariement" dans les supraconducteurs à base de fer.
"Un métal devient supraconducteur lorsque des électrons normaux forment ce que les physiciens appellent des paires de Cooper. Les interactions responsables de cette liaison sont souvent appelées" colle d'appariement ". Déterminer la nature de cette colle est la clé pour comprendre, optimiser et contrôler les matériaux supraconducteurs, " a déclaré Rouslan Prozorov, un physicien du laboratoire Ames qui est un expert en supraconductivité et en magnétisme.
Les scientifiques, du Laboratoire Ames, Université de Nankin, Université du Minnesota, et l'École polytechnique, ont concentré leur attention sur des échantillons de monocristaux de haute qualité d'une famille largement étudiée de supraconducteurs à haute température fer-arséniure. Ils ont cherché une approche expérimentale pour perturber systématiquement le magnétique, états ordonnés électroniques et supraconducteurs; tout en gardant le champ magnétique, Température, et pression inchangée.
Ils ont choisi une direction pas si évidente - induisant délibérément un désordre dans le réseau cristallin, mais de manière contrôlée et quantifiable. Celle-ci a été réalisée à l'accélérateur d'électrons SIRIUS de l'École Polytechnique. Les scientifiques ont bombardé leurs échantillons avec des électrons rapides se déplaçant à dix pour cent de la vitesse de la lumière, créant des collisions qui déplacent des atomes, et résultant en des défauts « ponctuels » souhaités. La méthode, adopté au laboratoire Ames dans les premiers stades de la recherche sur la supraconductivité du fer, est un moyen de pousser ou de pousser le système et de mesurer sa réponse. "Pensez-y comme un autre 'bouton' que nous pouvons tourner, en laissant inchangés les autres paramètres importants, " a déclaré Prozorov.
Dans des recherches antérieures et connexes publiées dans Communication Nature en 2018, et en utilisant une approche similaire consistant à sonder le système par désordre, l'équipe a examiné la coexistence et l'interaction de la supraconductivité et de l'onde de densité de charge (CDW), un autre ordre quantique rivalisant avec la supraconductivité. Là, ils ont trouvé une relation complexe dans laquelle CDW est en compétition pour les mêmes états électroniques, mais aide aussi la supraconductivité en adoucissant les modes de phonons qui jouent alors le rôle de colle supraconductrice (un supraconducteur NbSe2).
Dans le présent travail, le magnétisme itinérant (onde de densité de spin) rivalise également avec la supraconductivité pour les états électroniques, mais offre des fluctuations magnétiques comme colle.
L'équipe a découvert que le désordre supplémentaire entraînait une suppression substantielle de l'ordre magnétique et de la supraconductivité, indiquant un rôle non négligeable du magnétisme dans la supraconductivité à haute température.
La recherche est discutée plus en détail dans le document, "Interaction entre supraconductivité et magnétisme itinérant dans le Ba sous-dopé
