![]() Comentarii Adauga Comentariu _ Spinul menține electronii în linie în supraconductorul pe bază de fier![]() _ Spinul menține electronii linie în supraconductori pe bază de fierCercetătorii din cadrul grupului PSI Spectroscopy of Quantum Materials, împreună cu oamenii de știință de la Universitatea Normală din Beijing, au rezolvat un puzzle aflat în fruntea cercetării în domeniul supraconductorilor pe bază de fier: originea nematicității electronice a FeSe. Folosind împrăștierea inelastică de raze X rezonante (RIXS) la Sursa de lumină elvețiană (SLS), ei au descoperit că, în mod surprinzător, acest fenomen electronic este în primul rând condus de rotație. Se crede că nematicitatea electronică este un ingredient important în supraconductivitatea la temperatură înaltă, dar încă nu se știe dacă o ajută sau o împiedică. Descoperirile lor sunt publicate în Nature Physics. Lângă PSI, unde pădurea elvețiană este mereu prezentă, există adesea grămezi de bușteni incredibil de îngrijite. Buștenii în formă de pană pentru lemn de foc sunt stivuiți cu grijă pe lungime, dar cu puțină atenție la rotația lor. Atunci când particulele dintr-un material se aliniază spontan, precum buștenii din aceste grămezi de bușteni, astfel încât ele rupe simetria de rotație, dar păstrează simetria translațională, se spune că un material este într-o stare nematică. Într-un cristal lichid, aceasta înseamnă că moleculele în formă de tijă sunt capabile să curgă ca un lichid în direcția de aliniere, dar nu în alte direcții. Nematicitatea electronică apare atunci când orbitalii electronilor dintr-un material se aliniază în acest fel. În mod obișnuit, această nematicitate electronică se manifestă ca proprietăți electronice anizotrope: de exemplu, rezistivitate sau conductivitate care prezintă mărimi foarte diferite atunci când sunt măsurate de-a lungul axelor diferite. De la descoperirea lor în 2008, ultimul deceniu a cunoscut un interes enorm pentru familia de supraconductori pe bază de fier. Alături de supraconductorii cuprat bine studiati, aceste materiale prezintă fenomenul misterios al supraconductivității la temperaturi ridicate. Starea nematică electronică este o caracteristică omniprezentă a supraconductorilor pe bază de fier. Cu toate acestea, până acum, originea fizică a acestei nematicități electronice este un puzzle; de fapt, probabil una dintre cele mai importante puzzle-uri în studiul supraconductorilor pe bază de fier. Dar de ce este nematicitatea electronică atât de interesantă? Răspunsul constă în enigma mereu interesantă: înțelegerea modului în care electronii se împerechează și obțin supraconductivitate la temperaturi ridicate. Poveștile despre nematicitatea electronică și supraconductivitate sunt indisolubil legate, dar exact cum și, într-adevăr, dacă concurează sau cooperează, este o problemă aprinsă dezbătută. Drința de a înțelege nematicitatea electronică i-a determinat pe cercetători să-și îndrepte atenția către un supraconductor special pe bază de fier, seleniura de fier (FeSe). FeSe este oarecum o enigmă, având în același timp cea mai simplă structură cristalină dintre toți supraconductorii pe bază de fier și cele mai derutante proprietăți electronice. FeSe intră în faza sa supraconductoare sub o temperatură critică (Tc) de 9 K. dar se laudă în mod tentant cu un Tc reglabil, ceea ce înseamnă că această temperatură poate fi crescută prin aplicarea presiunii sau dopând materialul. Materialul stratificat cvasi-2D posedă o fază nematică electronică extinsă, care apare sub aproximativ 90 K. În mod curios, această nematicitate electronică apare fără ordinea magnetică cu rază lungă de acțiune cu care ar merge de obicei mână în mână, ceea ce duce la dezbateri aprinse în jurul originilor sale. : și anume, dacă acestea sunt conduse de grade de libertate orbitale sau de spin. Absența ordinii magnetice cu rază lungă în FeSe oferă posibilitatea de a avea o vedere mai clară asupra nematicității electronice și a interacțiunii sale cu supraconductivitate. Drept urmare, mulți cercetători consideră că FeSe poate deține cheia pentru înțelegerea puzzle-ului nematicității electronice în familia de supraconductori pe bază de fier. Măsurarea anizotropiilor de excitație de spin cu împrăștierea de raze X rezonante inelastice (RIXS) Pentru a determina originea nematicității electronice a FeSe, oamenii de știință de la Spectroscopy of Quantum Materials Group de la PSI s-au orientat către tehnica de împrăștiere a raze X rezonante inelastice (RIXS) la linia de lumină ADRESS a sursei de lumină elvețiană (SLS) . Combinând principiile spectroscopiei de absorbție și emisie de raze X, această tehnică este un instrument extrem de eficient pentru a explora excitațiile magnetice sau de spin ale unui material. „La PSI, avem una dintre cele mai avansate set- ups-uri pentru RIXS din lume. Printre primii care au promovat această tehnică în urmă cu 15 ani, acum am stabilit o facilitate foarte bine dezvoltată pentru acest tip de experimente", explică Thorsten Schmitt, care a condus studiul împreună cu Xingye Lu de la Universitatea Normală din Beijing. . „În special, caracteristicile radiației sincrotron datorate designului inelului SLS sunt ideale pentru gama de raze X moi în care au fost efectuate aceste experimente.” Pentru a studia anizotropiile de spin ale FeSe folosind RIXS, oamenii de știință trebuiau mai întâi să depășească un obstacol practic. Pentru a măsura comportamentul nematic anizotrop, eșantionul a trebuit mai întâi să fie „degenerat”. Înfrățirea are loc atunci când cristalele din straturi stivuite sunt aliniate cu aceeași probabilitate pe direcții arbitrare, ascunzând astfel orice informație despre comportamentul anizotrop. Dezwinning este o tehnică obișnuită de pregătire a probelor cristalografice, în care de obicei se aplică o presiune pe eșantion care face ca cristalele să se alinieze de-a lungul direcțiilor structurale. Pentru FeSe, acest lucru nu funcționează. Aplicați această presiune asupra FeSe și materialul moale pur și simplu se deformează sau se rupe. Prin urmare, echipa a folosit o metodă de înfrățire indirectă, prin care FeSe este lipit de un material care poate fi dezbinat: arseniura de fier de bariu (BaFe2As2). „Când aplicăm o presiune uniaxială BaFe2As2, aceasta generează o deformare de aproximativ 0,36%, ceea ce este suficient pentru a dezbina FeSe în același timp”, explică Xingye Lu, care a demonstrat anterior fezabilitatea acestuia împreună cu Tong Chen și Pengcheng Dai de la Universitatea Rice pentru studii de FeSe cu împrăștiere inelastică a neutronilor. Inelastic. Experimentele de împrăștiere a neutronilor au evidențiat anizotropii de spin în FeSe la energie scăzută; dar măsurarea excitațiilor de spin de înaltă energie a fost esențială pentru a lega aceste fluctuații de spin de nematicitatea electronică. Măsurarea excitațiilor de spin la o scară de energie de aproximativ 200 meV - cu mult peste separarea energiei dintre nivelurile de energie orbitală - ar permite ca gradele de libertate orbitale să fie excluse ca sursă a nematicității electronice. Odată cu dezwinning realizată cu succes, cercetătorii au putut investiga excitațiile cruciale de spin de înaltă energie ale FeSe și, de asemenea, BaFe2As2, folosind RIXS. Cercetătorii au investigat anizotropia de spin în direcția legăturii Fe-Fe. Pentru a judeca anizotropia de spin, echipa a măsurat excitațiile de spin de-a lungul a două direcții ortogonale și a comparat răspunsurile. Efectuând măsurători la creșterea temperaturii, echipa a putut determina temperatura critică la care comportamentul nematic a dispărut și a compara observațiile anizotropiilor de spin cu anizotropiile electronice, observate prin măsurători de rezistivitate. Cercetătorii au măsurat mai întâi BaFe2As2 declanșat, care are o structură de spin bine caracterizată, anizotropă și o ordine magnetică cu rază lungă și a folosit aceasta ca referință. Măsurătorile răspunsului la excitația spinului de-a lungul celor două direcții ortogonale au arătat o asimetrie clară: manifestarea nematicității. Echipa a efectuat apoi același experiment în FeSe degenerat. În ciuda lipsei de ordonare magnetică, ei au observat o anizotropie de spin foarte puternică în raport cu cele două axe. „În mod extraordinar, am putea dezvălui o anizotropie de spin comparabilă, dacă nu mai mare, cu cea din BaFe2As2, deja foarte anizotrop”, spune Xingye Lu. „Această anizotropie de spin scade odată cu creșterea temperaturii și dispare în jurul temperaturii de tranziție nematică – temperatura la care materialul încetează să fie într-o stare nematică electronică.” Originea nematicității electronice în FeSe: spre o o mai bună înțelegere a comportamentului electronic în supraconductorii pe bază de fier Scara de energie a excitațiilor de spin de aproximativ 200 meV, care este mult mai mare decât separarea dintre nivelurile orbitale, demonstrează că nematicitatea electronică în FeSe este în primul rând condus de spin. „A fost o mare surpriză”, explică Thorsten Schmitt. „Acum am putea face legătura între nematicitatea electronică, care se manifestă ca rezistivitate anizotropă, cu prezența nematicității în excitațiile spin.” Dar ce înseamnă aceste descoperiri? Interacțiunea dintre magnetism, nematicitatea electronică și supraconductivitate este o problemă cheie în supraconductorii neconvenționali. Se crede că fluctuațiile cuantice ale nematicității electronice pot promova supraconductivitatea la temperatură înaltă în supraconductorii pe bază de fier. Aceste descoperiri oferă o perspectivă mult căutată asupra mecanismului nematicității electronice în FeSe. Dar, mai larg, ei adaugă o piesă importantă puzzle-ului de înțelegere a comportamentului electronic al supraconductorilor pe bază de fier și, în cele din urmă, a modului în care aceasta se leagă de supraconductivitate. Următorii pași vor fi aflați dacă comportamentul nematic electronic condus de spin persistă la alți membri ai familiei de supraconductori pe bază de fier și, în plus, dacă suspiciunile că poate apărea în alte direcții decât axa legăturii Fe-Fe sunt corecte.< /p>
Linkul direct catre PetitieCitiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:
|
ieri 22:54
_ Puteți supradoza cu vitamina D
ieri 22:54
_ Acum Lurpak se apropie de ZECE pe pachet
ieri 20:54
_ Video: De ce nu avem încă sânge sintetic?
ieri 20:54
_ Gripa aviară: Trecut, prezent, viitor
ieri 17:49
_ (VIDEO) Incendiu filmat cu o dronă
ieri 13:29
_ Ce vine după bosonul Higgs
ieri 11:23
_ Doneţkul vede ce a văzut Luganskul
ieri 08:58
_ Un preot catolic a fost răpit în Nigeria
ieri 07:45
_ Păstrarea energiei în cameră
|
Comentarii:
Adauga Comentariu