Ennätyksellinen korkean lämpötilan suprajohtava ferromagneetti

Ferromagnetismi ja suprajohtavuus ovat kaksi klassista kvantti-ilmiötä kiinteän olomuodon maailmassa. Ne eivät ole ainoastaan perustutkimuksen eturintamassa, vaan ne myös edistävät tärkeitä sovelluksia, kuten tiedontallennusta ja lääketieteellistä kuvantamista.

Ferromagnetismi ja suprajohtavuus ovat yleensä yhteensopimattomia. Ja niiden yhdistäminen yhteen materiaaliin niin kutsutun suprajohtavan ferromagneetin tai magneettisen suprajohteen toteuttamiseksi on haastavaa.

Harvinaisissa suprajohtavissa ferromagneeteissa useimmilla on hyvin matalat siirtymälämpötilat. Niissä voi myös olla vain heikko kytkentä näiden kahden antagonistisen ilmiön välillä.

Ding Zhangin (Tsinghuan yliopisto / BAQIS) ja Qi-Kun Xuen (Southern University of Science and Technology) johtama tutkimusryhmä raportoi hiljattain suprajohtavasta ferromagneettisesta materiaalista, jolla on korkean lämpötilan suprajohtavuus ja lähes huoneenlämpötilan liikkuva ferromagnetismi, rikkoen maailmanennätyksen.

Tämä työ nimeltä " Lithium Intercalated FeSe as a High-Temperature Superconducting Ferromagnet " julkaistiin verkossa Nature Communications -lehdessä 7. elokuuta.

Uusimmassa tutkimuksessa ryhmä teki yhteistyötä Fudanin yliopiston, Nanjingin yliopiston, Kiinan Renminin yliopiston ja Hefein korkean magneettikentän laboratorion tutkijoiden kanssa moduloidakseen ja karakterisoidakseen systemaattisesti FeSe-ohutkalvoja.

Sähkökenttäohjatun litiumin interkalaation jälkeen FeSe-kalvot osoittavat suprajohtavuutta 45 K:n kriittisessä lämpötilassa ja liikkuvaa ferromagnetismia yli 225 K:n Curie-lämpötilassa.

Tutkimusryhmä pystyy vaihtamaan palautuvasti ei-magneettisen matalan lämpötilan suprajohtavan tilan ja korkean lämpötilan suprajohtavan ferromagneettisen tilan välillä. Magneettiresistanssi ja Hall-resistanssi osoittavat monimutkaista kehitystä Cooperin parin kondensaation aikana.

Korkean resoluution spatiaalinen kuvantaminen skannaavalla suprajohtavalla kvantti-interferenssilaitteella (SQUID) vahvistaa suprajohtavuuden ja ferromagnetismin rinnakkaiseloa mikrometrin mittakaavassa.

Lisäksi magneettikentän kohdistaminen elektronispinien polarisointiin parantaa suprajohtavan siirtymälämpötilaa, mikä viittaa voimakkaaseen kytkentään ferromagneettisen ja suprajohtavan tilan välillä ja viittaa spinpolarisoituneeseen Cooperin pariutumiseen korkeassa lämpötilassa.

Aiheesta aiemmin:

Absoluuttinen suprajohtava kytkin magneettisessa laitteessa