Nei superconduttori non convenzionali, la sfida principale alla ricerca sui meccanismi è rivelare come gli elettroni si formino in coppie di Cooper e si condensano collettivamente in uno stato superconduttore sotto entrambe le interazioni di carica e spin. I superconduttori a base di ferro sono simili a quelli a base di ossido di rame e fermioni pesanti, e mostrano anche forti fluttuazioni di spin, che probabilmente promuovono l'accoppiamento superconduttore agendo come la "colla di accoppiamento" bosonica. Tale argomento è supportato da una modalità di risonanza di spin con un'energia di picco scalata universalmente lineare con T_c . Tuttavia, non è ancora noto se in tali sistemi multiorbitali il sistema di spin possa avere alcune direzioni fluttuanti preferite che sono accoppiate al grado di libertà orbitale.

Lo scattering di neutroni è una sonda diretta per misurare le fluttuazioni di spin nei materiali, e quindi un potente strumento nella ricerca sui meccanismi della superconduttività non convenzionale. Con la risoluzione spaziale nello scattering di neutroni polarizzati, ci fornirà informazioni dettagliate sull'accoppiamento spin-orbita e sull'anisotropia di spin nei superconduttori a base di ferro.

Finora, ci sono tre ordini magnetici confermati nei superconduttori a pnictide di ferro:l'ordine del tipo a strisce collineari con momenti nel piano cosiddetti onde di densità di spin della striscia (SSDW); l'ordine biassiale collineare con momenti polarizzati sull'asse c la cosiddetta onda di densità di spin di carica (CSDW); e l'ordine non collinare, complanare con momenti nel piano, la cosiddetta fase del cristallo di spin-vortice (SVC). Prove crescenti suggeriscono che la risonanza di spin è preferenzialmente polarizzata lungo l'asse c nello stato superconduttore che coesiste con gli ordini SSDW o CSDW.

Recentemente, Liu Chang et al. nei prof. Luo Huiqian e il gruppo di Li Shiliang dell'Istituto di fisica dell'Accademia cinese delle scienze (CAS), in collaborazione con Bourges Philippe, Sidis Yvan dell'Università Paris-Saclay, He Guanghong e Li Yuan dell'Università di Pechino e altri colleghi, hanno rivelato lo spin modalità di risonanza e anisotropia di spin nel superconduttore ordinato SVC CaK(Fe_0,96 Ni_0.04 )₄ Come₄ .

I ricercatori hanno scoperto due modalità di risonanza di spin con simmetrie L pari e dispari rispetto alla distanza ridotta all'interno dell'unità a doppio strato Fe-As. L'analisi della polarizzazione suggerisce che la modalità dispari è altamente anisotropa, manifestata da una forte componente dell'asse c e due componenti piano debolmente anisotrope. Tali eccitazioni di spin preferite dell'asse c si manifestano già nella fase SVC e continuano persino nella fase paramagnetica fino a quando l'anisotropia di spin scompare finalmente ad alta temperatura.

Questi risultati forniscono il pezzo mancante del puzzle sull'effetto di accoppiamento spin-orbita nei superconduttori ferro-pnictide e suggeriscono che le eccitazioni magnetiche dell'asse c sono universalmente preferite dall'accoppiamento superconduttore presumibilmente orbitale-selettivo.

Nel frattempo, la forma dell'ordine magnetico dipende dalle caratteristiche di simmetria specifiche del materiale oltre all'accoppiamento spin-orbita, portando a una ricca varietà di interazioni tra superconduttività e magnetismo nei superconduttori a base di ferro.

Questo studio è stato pubblicato in Lettere di revisione fisica . + Esplora ulteriormente

Collegamento di due classi di superconduttori non convenzionali