Skip to main content

Low Temperature Magnetic Force Microscopy Study of Topological Insulators

Article Category

Article available in the folowing languages:

Nowe spojrzenie na niekonwencjonalne nadprzewodniki

Używając instrumentu do scharakteryzowania nadprzewodnictwa pniktydków żelaza (BaFe2(As0,7P0,3)2), finansowani ze środków UE naukowcy postawili ważny krok ku odkryciu tajemnicy otaczającej nadprzewodniki wysokotemperaturowe.

Technologie przemysłowe

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

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania