«Склеивание» слоев заставило сверхпроводники терять свои свойства
Группа исследователей в соавторстве с Артемом Огановым информирует о первом экспериментальном наблюдении «склеивания» слоев мышьяка (As) в сверхпроводниках типа AFe2As2. Авторы связывают это явление с утратой сверхпроводимости, происходящей в один момент с образованием связей As-As между слоями. Работа находится в открытом доступе на сайте издания Scientific Reports.
Несколько сверхпроводников AFe2As2, в противном случае именуемых «122» представляет собой громадный класс слоистых соединений, складывающихся из слоев тетраэдров [FeAs4], между которыми находятся катионы A — ионы щелочных, щелочноземельных либо редкоземельных элементов. Большая часть из них владеет критической температурой перехода в сверхпроводящее состояние около единиц градусов по кельвину, самым высокотемпературным из них есть Ba0.6K0.4Fe2As2 с температурой перехода 38 Кельвин.
Общепризнанная теория сверхпроводимости — теория Бардина-Купера-Шриффера, либо попросту БКШ — предвещает, что с ростом внешнего давления критическая температура будет возрастать. Это явление отмечается на разных видах сверхпроводников, но среди арсенидов железа нашлись исключения из этого правила. К ним относится и вещество, изученное авторами — NaFe2As2.
Как мы знаем, что при больших давлениях NaFe2As2, как и другие представители этого класса с A = Ba, Ca, Eu, Sr, перестает быть сверхпроводником. Чтобы выяснить, что происходит наряду с этим с веществом, авторы поместили его порошок в алмазную ячейку, которую после этого сдавили до давлений впредь до 23 гигапаскаль. Через ячейку пропускали пучок рентгеновского излучения, рассеяние которого на веществе разрешает изучить его ядерную структуру.
Строение слоитого сверхпроводника на базе арсенида железа. Изображение: Nature, doi:10.1038/asiamat.2009.172
Оказалось, что при давлении более чем 4 гигапаскаль (в 40 000 раза больше атмосферного) отдельные слои тетраэдров сближаются достаточно для того, чтобы сообщение железо-мышьяк ослабла, а новые связи мышьяк-мышьяк стали прочными. Происходит так называемый фазовый переход от тетрагональной фазы к сжатой тетрагональной фазе. Результат наблюдался раньше для двухвалентных металлов A, но для одновалентного катиона он взят в первый раз.
Такой же итог предвещает и теоретическая симуляция структуры, совершённая авторами посредством программного пакета VASP. Авторы утверждают, что замечаемое явление напрямую связано с утратой сверхпроводимости в соединении.
Весьма интересно подчернуть, что кроме того небольшие трансформации в структуре вещества способны поменять чувствительность сверхпроводника к давлению Так, к примеру, калиевый представитель того же класса соединений, KFe2As2, с увеличением давления обнаруживает рост критической температуры, предсказанный теорией БКШ, увеличивая ее от 3,4 градусов по Кельвину, до приблизительно 12 при давлении 15 гигапаскаль.