html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Возмущения кристаллической решетки объяснят свойства сверхпроводников на основе железа


Weiyi Wang et al./ Nature Communications, 2018

Физики обнаружили, что в сверхпроводниках на основе арсенида железа, у которых сверхпроводящие свойства появляются из антиферромагнитного состояния, при температурах значительно выше критической в тетрагональной кристаллической структуре возможно возникновение ромбических возмущений. В будущем возможность возникновения таких возмущений поможет связать между собой спиновые, магнитные и сверхпроводящие свойства этих материалов и объяснить их необычные свойства, пишут ученые Nature Communications.

Сверхпроводящие свойства сверхпроводников на основе арсенидов железа непосредственно связаны с возникновением магнитного порядка в кристалле. Из-за взаимодействия спинов электронов как между собой, так и с атомами кристаллической решетки, в таких материалах возможно образование большого количества фаз с тремя типами свойств — сверхпроводимостью, магнетизмом и возникновением анизотропной нематической структуры, при которой спины электронов выстраиваются в цепочки и образуют анизотропную структуру. Подробнее о сверхпроводящих материалах на основе арсенидов железа и возникающих в них фазовых переходах можно прочитать в нашем материале «Ниже критической температуры». Интересно, что несмотря на взаимосвязь магнитного порядка, спиновой структуры и сверхпроводящих свойств, в общем случае переход в каждое из возможных состояний происходит при своей температуре. Эти материалы были открыты сравнительно недавно, поэтому точные механизмы перестройки кристаллической и спиновой структуры в них до конца не изучены.

Чтобы более детально изучить процессы, которые определяют фазовые переходы в таких сверхпроводниках, ученые из США, Китая и Германии под руководством Пэнчэна Дая (Pengcheng Dai) из Университета Райса с помощью метода рассеяния нейтронов исследовали фазовую диаграмму материала состава NaFe1−xNixAs. В экспериментах ученые изменяли температуру и состав кристаллов и следили за структурой кристаллической решетки и упорядочением спинов электронов.

Образцы исследованных сверхпроводников на основе арсенида железа с различным содержанием никеля

Rice University

Как и для других материалов это класса сверхпроводников, для исследованного соединения характерно наличие антиферромагнитного и сверхпроводящего состояния. Переход в каждую из них происходит при своей температуре: при охлаждении сначала достигается температура Нееля TN (при которой материал приобретает магнитный порядок и переходит из парамагнитного состояния в антиферромагнитное), а затем при критической температуре TC около −255 градусов Цельсия электроны образуют куперовские пары, и кристалл становится сверхпроводником.

Возможность магнитного перехода в этих материалах связана с тем, что еще до него (при температуре TS ≥ TN) происходит смена кристаллической структуры с тетрагональной (в которой элементарная ячейка имеет форму прямоугольного параллелепипеда, у которого по двум измерениям стороны одинаковые, а по третьему — отличается) на ромбическую (с ячейкой тоже в форме прямоугольного параллелепипеда, но у которого уже все три стороны — разные по длине).

Кристаллическая структура магнитной фазы исследованного материала и схематическое изображение структурных и фазовых переходов в кристалле при понижении температуры

Weiyi Wang et al./ Nature Communications, 2018

Известно также, что кроме этих трех фазовых переходов, при понижении температуры также происходит постепенное возникновение анизотропной нематической спиновой структуры, которая в дальнейшем влияет и на магнитный, и на сверхпроводящий переходы. Считалось, что нематический фазовый переход непосредственно связан с нарушением симметрии при смене типа кристаллической структуры.

Однако результаты проведенных экспериментов показали, что при относительно высоких температурах, когда кристалл еще находится в тетрагональном состоянии, в решетке могут возникать небольшие возмущения. Появление этих возмущений приводит к локальному нарушению симметрии и появлению в тетрагональной решетке небольших ромбических областей. Оказалось, что эти возмущения влияют и на возникновение нематической спиновой структуры. По словам физиков, обычно процесс возникновения упорядоченной структуры спинов конкурирует с появлением куперовских пар, необходимых для образования сверхпроводящего состояния, однако в данном случае эти флуктуации спиновой структуры изменяют температурную зависимость фазовых переходов и помогают кристаллу стать стать сверхпроводником.

Ученые отмечают, что обнаруженные возмущения кристаллической структуры наблюдаются не только в кристаллах с небольшим содержанием никеля, для которого характерны все три типа фазовых переходов (структурный, магнитный и сверхпроводящий), но и в соединениях, в которых никеля больше 1,2 процента, хотя в них вообще не наблюдается структурный переход (и соответственно, нет магнитной фазы), но возможно образование сверхпроводящего состояния. При этом, однако, в сверхпроводящем состоянии все эти возмущения полностью подавляются.

Полученные данные авторам также удалось подтвердить с помощью компьютерного моделирования. Исследователи утверждают, что в будущем возможность возникновения ромбических флуктуаций в тетрагональном кристалле при относительно высоких температурах поможет более точно объяснить механизмы и причины возникновения сверхпроводящих свойств в материалах на основе арсенидов железа и связать эти свойства с изменениями нематической спиновой структуры.

Впервые возможность существования в этом классе материалов сверхпроводящего состояния без магнитного упорядочения физики обнаружили в прошлом году. C помощью нейтронной дифракции ученые обнаружили, что в сверхпроводнике состава ThFeAsN в окрестности критической температуры не происходит перестройки магнитной и кристаллической структуры.

Александр Дубов

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с nplus1.ru

1

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • nplus1.ru
          • физика
          • ученые
          • университет
          • эксперименты
          • домен nplus1.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции