La superconduttività ad alta temperatura (Tc) si sviluppa tipicamente da isolanti antiferromagnetici, e superconduttività e ferromagnetismo si escludono sempre a vicenda. Recentemente, Il gruppo di Xianhui Chen presso l'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina ha osservato una transizione reversibile controllata dal campo elettrico da superconduttore a isolante ferromagnetico in (Li, Fe)OHFeSe fiocco sottile. Questo lavoro offre una piattaforma unica per studiare la relazione tra superconduttività e ferromagnetismo nei superconduttori a base di Fe e può fornire qualche indizio sulla comprensione del meccanismo di accoppiamento degli elettroni oltre la superconduttività elettrone-fonone convenzionale.

La relazione tra superconduttività e magnetismo è la chiave per comprendere il meccanismo di accoppiamento degli elettroni al di là della superconduttività elettrone-fonone convenzionale. Il controllo del magnetismo vicino alla regione superconduttiva potrebbe spiegare gli stati elettronici in competizione o intrecciati nelle fasi superconduttive e magnetiche. La modulazione della densità di portanti tramite transistor elettrici di campo (FET) è uno dei modi più efficaci per manipolare gli stati elettronici ordinati collettivamente nella fisica della materia condensata. Però, solo la concentrazione del vettore sulla superficie dei materiali può essere regolata con la tecnica di gating convenzionale e il controllo della densità di carica nella massa è afflitto dallo screening Thomas-Fermi. Recentemente, è stato sviluppato un nuovo tipo di FET che utilizza un conduttore ionico solido (SIC) come dielettrico di gate. In un tale SIC-FET, il campo elettrico non solo può sintonizzare la densità del vettore per indurre transizioni di fase elettroniche, ma anche guidare gli ioni in un cristallo per trasformarlo da una fase cristallina all'altra.

Con questa nuova tecnica di gating sviluppata, Il gruppo di Xianhui Chen presso l'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina ha osservato una transizione reversibile controllata dal campo elettrico da superconduttore a isolante ferromagnetico in (Li, Fe)OHFeSe fiocco sottile. Utilizzando SIC-FET, Gli ioni Li possono essere spinti dentro o estratti dal (Li, Fe)OHFeSe scaglia sottile per campo elettrico. Quando gli ioni di litio vengono inizialmente spinti nella scaglia sottile, Gli ioni Li sostituiscono il Fe negli strati di idrossido e gli ioni Fe espulsi dal Li possono migrare lontano dagli strati di idrossido per riempire i vuoti negli strati di seleniuro. Una volta riempiti i posti vacanti, il fiocco sottile raggiunge il Tc ottimale ~ 43 K. Con un'ulteriore iniezione di Li, gli ioni Fe estrusi dagli strati di idrossido migrano verso i siti interstiziali, e quindi gli ioni Fe interstiziali diventano ordinati e alla fine portano a un ordine ferromagnetico a lungo raggio. Così, una fase superconduttiva a cupola con Tc ottimale (=43 K) è continuamente sintonizzata su una fase isolante ferromagnetica, che mostra un comportamento critico quantistico controllato dal campo elettrico. Il dispositivo è fabbricato su un conduttore ionico solido, che possono manipolare in modo reversibile stati elettronici ordinati collettivamente dei materiali e stabilizzare nuove strutture metastabili mediante il campo elettrico. Questo lavoro apre la strada per accedere alle fasi metastabili e per controllare la trasformazione delle fasi strutturali e le proprietà fisiche del campo elettrico.

Questi risultati sorprendenti offrono una piattaforma unica per studiare la relazione tra superconduttività e ferromagnetismo nei superconduttori a base di Fe. Questo lavoro dimostra anche le prestazioni superiori del SIC-FET nella regolazione delle proprietà fisiche dei cristalli stratificati e delle sue potenziali applicazioni per dispositivi multifunzionali.