Dipendenza dalla temperatura della resistività elettrica per il campione BaTh2Fe4As4(N0.7O0.3)2, indica una transizione superconduttiva a 30 K. La temperatura di resistenza zero è 22 K. L'inserto mostra la struttura cristallina proiettata sul piano ac. I due blocchi strutturali costitutivi, denominati rispettivamente "1111" e "122", sono contrassegnati, e il trasferimento di carica tra blocchi è mostrato dalla freccia. Credito:©Science China Press
I superconduttori a base di ferro (IBSC) hanno attirato l'attenzione della ricerca nell'ultimo decennio, in parte perché nuovi IBSC sono stati scoperti uno dopo l'altro negli anni precedenti. Attualmente, però, l'esplorazione degli IBSC diventa sempre più impegnativa. Un team di ricerca dell'Università di Zhejiang ha sviluppato una strategia di progettazione strutturale per l'esplorazione dalla quale è riuscito negli ultimi anni a trovare una serie di IBSC drogati con fori con doppi strati di FeA. Tuttavia, l'analogo drogato con elettroni non è stato realizzato fino ad ora.
L'IBSC drogato con elettroni appena scoperto è BaTh 2 Fe 4 Come 4 (N 0,7 oh 0,3 ) 2 , un composto di intercrescita di BaFe . non drogato 2 Come 2 e ThFeAsN . drogato con elettroni 0,7 oh 0,3 (vedere l'inserto della Figura 1). Il nuovo superconduttore potrebbe essere sintetizzato solo quando l'azoto viene parzialmente sostituito con ossigeno come nel caso del BaTh 2 Fe 4 Come 4 (N 0,7 oh 0,3 ) 2 .
Vale a dire, la fase priva di ossigeno, Bagno 2 Fe 4 Come 4 n 2 , non può essere preparato a causa della corrispondenza del reticolo. Il processo sintetico realizzato è in realtà una reazione redox, BaFe 2 Come 2 + 2ThFeAsN 0,7 oh 0,3 =BaTh 2 Fe 4 Come 4 (N 0,7 oh 0,3 ) 2 , che indica un ruolo essenziale del trasferimento di carica interblocco per stabilizzare la struttura intercrescita. Notare che, mentre entrambi i blocchi strutturali costituenti condividono atomi di ferro identici, contengono atomi di arsenico cristallograficamente diversi, come conseguenza del trasferimento di carica.
Sebbene il nuovo superconduttore sia isostrutturale rispetto ai precedenti "tipo 12442", mostra proprietà strutturali e fisiche contrastanti. Primo, i dettagli strutturali negli strati FeAs sono diversi da quelli degli IBSC di tipo 12442 drogati con fori, ma simile alla maggior parte degli IBSC drogati con elettroni. Secondo, la misura ad effetto Hall mostra un coefficiente di Hall negativo nell'intero intervallo di temperatura, e i valori del coefficiente di Hall sono coerenti con il livello di drogaggio elettronico dovuto alla sostituzione dell'ossigeno. Terzo, le proprietà superconduttive come i campi critici superiori e il salto di calore specifico sono vicine alla maggior parte degli IBSC drogati con elettroni.
La temperatura di transizione resistiva di inizio del nuovo IBSC a doppio strato di FeAs è di 30 K, e la temperatura di resistenza zero è 22 K. Corrispondentemente, i dati di suscettività magnetica e calore specifico suggeriscono due transizioni, e la superconduttività di massa appare a 22 K. Il risultato è in contrasto con la controparte a strato singolo di FeAs, ThFeAsN 0,85 oh 0.15 , con lo stesso livello di doping. Quest'ultimo non mostra una superconduttività superiore a 1,8 K.
Il ruolo essenziale del trasferimento di carica interblocco dimostrato sembra essere perspicace, che potrebbe essere utile per l'esplorazione di materiali a strati più ampi oltre gli IBSC a strati.
