Neue Quantenkritikalität in der Supraleitung entdeckt

Mit Hilfe von Festkörper-Magnetresonanzverfahren (ssNMR) entdeckten Wissenschaftler des Ames Laboratory des U.S. Department of Energy eine neue Quantenkritikalität in einem supraleitenden Material, die zu einem besseren Verständnis des Zusammenhangs zwischen Magnetismus und unkonventioneller Supraleitung führte.

Die meisten Eisen-Arsenid-Supraleiter weisen sowohl magnetische als auch strukturelle (oder nematische) Übergänge auf, was es schwierig macht, die Rolle zu verstehen, die sie in supraleitenden Zuständen spielen. Aber eine Verbindung aus Kalzium, Kalium, Eisen und Arsen, die mit geringen Mengen an Nickel dotiert ist, CaK(Fe1-xNix)4As4, die erstmals im Labor Ames hergestellt wurde, wurde entdeckt, um einen neuen magnetischen Zustand zu zeigen, der als Igel-Spin-Wirbelkristall antiferromagnetischer Zustand ohne nematische Übergänge bezeichnet wird.

„Spin- oder nematische Schwankungen können als wichtige Rolle für die unkonventionelle Supraleitung angesehen werden“, sagt Yuji Furukawa, Senior Scientist am Ames Laboratory und Professor für Physik und Astronomie an der Iowa State University. „Mit diesem speziellen Material konnten wir nur die magnetischen Schwankungen untersuchen, und NMR ist eine der empfindlichsten Techniken, um sie zu untersuchen.“ Er fuhr fort: „Mit 75As NMR entdeckten wir, dass sich CaK(Fe1-xNix)4As4 an einem antiferromagnetischen Quantenkritpunkt befindet, der durch Supraleitung vermieden wird. Die Entdeckung der magnetischen Quantenkritikalität ohne Nematizität in CaK(Fe1-xNix)4As4 deutet darauf hin, dass die Spinschwankungen der primäre Treiber der Supraleitung sind.“

Furukawas Entdeckung war eine Zusammenarbeit zwischen dem weltweit führenden SSNMR-Team des Ames Laboratory und den Physikern des Labors für kondensierte Materie, darunter Paul Canfield, Senior Scientist am Ames Laboratory und Distinguished Professor, und dem Robert Allen Wright Professor of Physics and Astronomy an der Iowa State University.

„Das ist eine neue Art der magnetischen Ordnung“, sagte Canfield. „Sie haben diese interessante Wechselwirkung zwischen Supraleitung und Magnetismus bei hohen Temperaturen im Normalzustand. Das gibt uns den Eindruck, dass diese Hochtemperatursupraleitung von diesem quantenkritischen antiferromagnetischen Übergang herrühren könnte.“

Die Forschung wird weiter in dem Papier „Hedgehog Spin-Vortex Crystal Antiferromagnetic Quantum Criticality in CaK(Fe1-xNix)4As4 revealed by NMR“ diskutiert, veröffentlicht in Physical Review Letters.

Mehr Informationen:
Q.-P. Ding et al. Hedgehog Spin-Vortex-Kristall Antiferromagnetische Quantenkritikalität in CaK(Fe1-xNix)4As4 enthüllt durch NMR, Physical Review Letters (2018). DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.137204

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tekk.tv

Lange Zeit war Paul Florian in der TV-Branche tätig. Schon immer gab es eine Schublade voller Handys (und später Smartphones) in seiner Wohnung. Als Online-Redakteur hat der Nerd in ihm diese Schublade nun für Tekk geöffnet.

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