Nowe spojrzenie na niekonwencjonalne nadprzewodniki
Pniktydki żelaza, z wyjątkiem miedzianów, stanowią kolejną rodzinę niedawno odkrytych nadprzewodników wysokotemperaturowych, w których źródło nadprzewodnictwa nie jest jeszcze dobrze znane. Odpowiedź na pytanie o pochodzenie nadprzewodnictwa w tych bazujących na żelazie nadprzewodnikach wysokotemperaturowych jest jednym z najważniejszych obecnie zadań w fizyce materii skondensowanej. Finansowani ze środków UE naukowcy pracujący w projekcie LOWT-MFM-OF-TIS (Low temperature magnetic force microscopy study of topological insulators) wykorzystali mikroskopię sił magnetycznych (MFM) do pomiaru ważnego parametru w nadprzewodnictwie. Wartość ta, znana jako głębokość wnikania Londonów (λ), opisuje głębokość, na jaką zewnętrzne pole magnetyczne wnika w nadprzewodnik. Ponadto stanowi ważny parametr określający temperaturę krytyczną w nadprzewodnikach wysokotemperaturowych. W warunkach występowania tej wartości opór właściwy metalu spada do zera, oznaczając przejście metalu do stanu nadprzewodzenia. Wcześniejsze badania ujawniły niezwykłą relację między λ a poziomem domieszkowania BaFe2(As0,7P0,3)2. Takie nadprzewodniki wykazywały szczytową głębokość wnikania przy optymalnym domieszkowaniu. Dotychczasowe badania nie pokazały istnienia innego szczytu λ. Dzięki użyciu technik MFM, w których ostra namagnesowana końcówka skanuje próbkę materiału, naukowcy wykazali istnienie szczytu przy optymalnym domieszkowaniu. Pomiary pokazały również, że zależność temperatury krytycznej od λ jest podobna dla różnych wartości λ zbliżonych do szczytu. Naukowcy wykryli również odwrotną relację między λ a temperaturą krytyczną w pobliżu skraju obszaru o niewystarczającym domieszkowaniu. Odkrycie to stanowiło jasne wskazanie mieszania się fali gęstości spinowej — niskoenergetycznych stanów uporządkowanych substancji stałych w niskich temperaturach — i nadprzewodnictwa. Obrazowanie magnetyczne wirów nadprzewodzących pozwoliło naukowcom obserwować podwójne granice wewnątrz obszaru kopuły nadprzewodnictwa. Takie wady topologiczne uznaje się za przyczynę przejść fazowych oraz kolejne wskazanie współistnienia fal gęstości spinowej i nadprzewodnictwa. Projekt LOWT-MFM-OF-TIS dokonał przełomowych postępów w zrozumieniu niekonwencjonalnego nadprzewodnictwa w obiecujących nadprzewodnikach wysokotemperaturowych, co niesie ze sobą ogromny potencjał związany z tworzeniem nowych urządzeń działających z dużo większą szybkością.
Słowa kluczowe
Nadprzewodniki, pniktydki żelaza, nadprzewodniki wysokotemperaturowe, mikroskopia sił magnetycznych, izolatory topologiczne
