La diffrazione dei neutroni presso l'Australian Centre for Neutron Scattering ha chiarito l'assenza di ordine magnetico e classificato la superconduttività di una nuova generazione di superconduttori in un articolo pubblicato su Lettere di Eurofisica .
Il nitruro di ferro, ThFeAsN, che contiene Th 2 n 2 e FeAs 2 strati, è stato di notevole interesse perché la superconduttività non convenzionale si verifica a una temperatura di 30 K. Questo materiale è stato di particolare interesse poiché la superconduttività è stata vista sorgere senza drogaggio con ossigeno.
Un folto gruppo di ricercatori prevalentemente cinesi, guidato dal Prof. Huiqian Luo del Laboratorio Nazionale di Pechino per la Fisica della Materia Condensata ha raccolto misurazioni di diffrazione sul diffrattometro ad alta intensità WOMBAT, assistiti dagli scienziati dello strumento Dr Helen Maynard-Casely e Dr Guochu Deng con sede presso l'Australian Centre for Neutron Scattering. Ciò ha permesso loro di determinare la struttura cristallina del composto in un ampio intervallo di temperature.
In materiali simili, si pensa che l'inizio di uno stato superconduttore sia associato all'ordinamento magnetico all'interno della struttura cristallina. Le misurazioni precedenti non avevano mostrato alcun ordinamento magnetico nel materiale ThFeAsN, e quindi questo studio sui neutroni è stata un'opportunità per confermare ciò e cercare altre intuizioni strutturali sulle proprietà del materiale.
La mancanza di ordine magnetico è stata confermata perché non è stata trovata alcuna differenza tra i set di dati a 6 K e 40 K. Tutte le riflessioni osservate potrebbero essere identificate come originate dalla struttura atomica da 6 K fino a 300 K - nessuna riflessione magnetica è stata identificato.
I modelli di diffrazione nell'intervallo di temperatura da 300 K a 6 K indicavano anche che non vi era alcuna transizione di fase strutturale da tetragonale a ortorombica nel reticolo cristallino.
I ricercatori hanno riferito che i parametri del reticolo sono aumentati continuamente con la temperatura a causa dell'espansione termica e che una debole distorsione nel tetraedro potrebbe aver avuto luogo a 160 K. I dettagli della struttura indicano questa distorsione proveniente dai FeA 2 strati.
La stretta relazione tra la struttura locale del tetraedro FeAs4 e la temperatura del superconduttore, suggerito che TheFeAsN è in uno stato superconduttore quasi ottimizzato.
Questo è diverso da molti altri materiali superconduttori scoperti, che richiedono modifiche nella loro chimica per produrre la temperatura critica più alta.
Gli autori hanno anche ipotizzato che la distanza ravvicinata di Fe-As favorirebbe il salto di elettroni, riducendo le correlazioni elettroniche e l'ordine orbitale, fornendo così una spiegazione ragionevole per l'assenza di ordine magnetico, anomalia strutturale di transizione e resistività.
Le misurazioni della densità del portatore hanno indicato che ThFeAsN potrebbe già essere drogato dagli elettroni, che sono probabilmente introdotti dalla carenza di N o dall'occupazione di O o dalla ridotta valenza dell'azoto. L'effetto autodoping potrebbe essere responsabile della superconduttività e della soppressione dell'ordine magnetico.
