«Склеивание» слоев заставило сверхпроводники терять свои свойства

Левитация магнита над сверхпроводящей таблеткой иттрий-бариевого купрата. Фотография: Wikimedia Commons Левитация магнита над сверхпроводящей таблеткой иттрий-бариевого купрата. Фотография: Wikimedia Commons

Группа ученых в соавторстве с Артемом Огановым сообщает о первом экспериментальном наблюдении «склеивания» слоев мышьяка (As) в сверхпроводниках типа AFe2As2. Авторы связывают это явление с потерей сверхпроводимости, происходящей одновременно с образованием связей As-As между слоями. Работа находится в открытом доступе на сайте журнала Scientific Reports.

Группа сверхпроводников AFe2As2, иначе именуемых «122» представляет собой огромный класс слоистых соединений, состоящих из слоев тетраэдров [FeAs4], между которыми находятся катионы A — ионы щелочных, щелочноземельных или редкоземельных элементов. Большинство из них обладает критической температурой перехода в сверхпроводящее состояние около единиц градусов по кельвину, самым высокотемпературным из них является Ba0.6K0.4Fe2As2 с температурой перехода 38 Кельвин.

Общепризнанная теория сверхпроводимости — теория Бардина-Купера-Шриффера, или попросту БКШ — предсказывает, что с ростом внешнего давления критическая температура будет увеличиваться. Это явление наблюдается на различных видах сверхпроводников, однако среди арсенидов железа нашлись исключения из этого правила. К ним относится и вещество, исследованное авторами — NaFe2As2.

Известно, что при высоких давлениях NaFe2As2, как и другие представители этого класса с A = Ba, Ca, Eu, Sr, перестает быть сверхпроводником. Для того, чтобы узнать, что происходит при этом с веществом, авторы поместили его порошок в алмазную ячейку, которую затем сдавили до давлений вплоть до 23 гигапаскаль. Через ячейку пропускали пучок рентгеновского излучения, рассеяние которого на веществе позволяет исследовать его атомную структуру.

nplus1-magnet-levi.pngСтроение слоитого сверхпроводника на основе арсенида железа. Изображение: Nature, doi:10.1038/asiamat.2009.172

Оказалось, что при давлении свыше 4 гигапаскаль (в 40 000 раз больше атмосферного) отдельные слои тетраэдров сближаются достаточно для того, чтобы связь железо-мышьяк ослабла, а новые связи мышьяк-мышьяк стали прочными. Происходит так называемый фазовый переход от тетрагональной фазы к сжатой тетрагональной фазе. Этот результат наблюдался раньше для двухвалентных металлов A, но для одновалентного катиона он получен впервые. Такой же результат предсказывает и теоретическая симуляция структуры, проведенная авторами с помощью программного пакета VASP. Авторы утверждают, что наблюдаемое явление напрямую связано с потерей сверхпроводимости в соединении.

Интересно отметить, что даже мельчайшие изменения в структуре вещества способны изменить восприимчивость сверхпроводника к давлению Так, например, калиевый представитель того же класса соединений, KFe2As2, с повышением давления обнаруживает рост критической температуры, предсказанный теорией БКШ, увеличивая ее от 3,4 градусов по Кельвину, до примерно 12 при давлении 15 гигапаскаль.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (1 vote)
Источник(и):

nplus1.ru