Magnetismin rooli rauta-suprajohteissa

Oak Ridge National Laboratoryn ja Vanderbilt Universityn tutkijoiden uudet mittaukset atomitason magneettisesta käyttäytymisestä rauta-pohjaisissa suprajohteissa haastavat perinteisen viisauden suprajohtavuudesta ja magnetismista.

Tutkimus tuottaa kokeellista näyttöä siitä, että paikalliset magneettiset vaihtelut voivat vaikuttaa rauta-pohjaisen suprajohteiden suorituskykyyn.

"Aiemmin ajateltiin, että magnetismi ja suprajohtavuus eivät esiinny samanaikaisesti", toteaa tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja ORNL Claudia Cantoni. "Koko suprajohteiden idea on, että ne karkottavat magneettikenttiä. Mutta todellisuudessa asiat ovat monimutkaisempia."

Pitkän kantaman magnetismin läsnäolo on vahvasti tukahduttanut suprajohtavuutta mutta ORNL:n tutkimus osoittaa, että paikallisten magneettisten momenttien nopeilla vaihteluilla on erilainen vaikutus.

Paikallista magnetismia on siis olemassa, mutta se myös korreloi kriittisen lämpötilan kanssa. Se on piste, jossa materiaali tulee suprajohtavaksi. Tutkimus tavallaan osoittaa, että suuri paikallinen momentti on hyväksi suprajohtavuudelle.

Neljä vuotta kestäneessä tutkimuksessa analysoitiin useiden rautapohjaisien suprajohdeperheiden yhdisteitä, mikä paljasti yleisiä trendejä eri näytteistä. Tutkijat pystyivät selvittämään elektronien kokonaismäärää ja jakaantumista atomienergioiden tasoilla, tekijöitä jotka määrittävät paikalliset magneettiset momentit.

"Havaitsimme, että elektronien määrä pysyy vakiona kaikissa perheen jäsenissä" toteaa Cantoni. "Elektronien lukumäärä ei muutu. Se mikä muuttuu, ovat elektronien paikat ja hajaantumien eri tasoilla, joten magneettinen momentti vaihtelee eri perheissä."

Nykyiset tutkimusmenetelmät antavat paljon tietoa kiderakenteesta ja kertovat mitkä atomit ovat missäkin. Seuraavaksi tutkijat yrittävätkin saada esiin elektronisen rakenteen ja sen mitä elektronit atomeissa tekevät.

Aiheesta aiemmin:

Uutta puhtia rautapohjaisiin suprajohteisiin