В нетрадиционных сверхпроводниках основная задача исследования механизма состоит в том, чтобы показать, как электроны образуют куперовские пары и коллективно конденсируются в сверхпроводящее состояние при обоих взаимодействиях от заряда и спина. Сверхпроводники на основе железа аналогичны сверхпроводникам на основе оксида меди и тяжелым фермионам, и они также демонстрируют сильные спиновые флуктуации, которые, вероятно, способствуют образованию сверхпроводящих пар, действуя как бозонный «связывающий клей». Такой аргумент подтверждается режимом спинового резонанса с универсально линейным масштабированием пиковой энергии с T c. Однако до сих пор неизвестно, может ли спиновая система в таких многоорбитальных системах иметь некоторые предпочтительные флуктуирующие направления, связанные с орбитальной степенью свободы.
Рассеяние нейтронов является прямым зондом для измерения спиновых флуктуаций в материалах и, таким образом, мощным инструментом в исследовании механизма нетрадиционной сверхпроводимости. Благодаря пространственному разрешению рассеяния поляризованных нейтронов это даст нам подробную информацию о спин-орбитальной связи и спиновой анизотропии в сверхпроводниках на основе железа.
На сегодняшний день существует три подтвержденных магнитных порядка в пниктидных сверхпроводниках железа: коллинеарный полосовой порядок с плоскостными моментами, так называемый полосовой волной спиновой плотности (SSDW); коллинеарный двухосный порядок с поляризованными моментами оси с, так называемый волной зарядовой спиновой плотности (CSDW); и неколлинеарный, копланарный порядок с моментами в плоскости, так называемый фаза спин-вихревого кристалла (SVC). Накапливающиеся данные свидетельствуют о том, что спиновый резонанс преимущественно поляризован вдоль оси с в сверхпроводящем состоянии, сосуществующем с порядками SSDW или CSDW.
Недавно Лю Чанг и соавт. в проф. Группа Луо Хуэйцяня и Ли Шиляна из Института физики Китайской академии наук (CAS) в сотрудничестве с Буржем Филиппом, Сидисом Иваном из Университета Париж-Сакле, Хэ Гуанхуном и Ли Юанем из Пекинского университета и другими коллегами раскрыла спин. резонансная мода и спиновая анизотропия в упорядоченном сверхпроводнике SVC CaK(Fe 0,96 Ni 0,04 ) 4 As 4 .
Исследователи обнаружили две моды спинового резонанса с нечетной и четной L-симметриями по отношению к уменьшенному расстоянию внутри двухслойного блока Fe-As. Анализ поляризации предполагает, что нечетная мода сильно анизотропна, что проявляется в сильной компоненте оси с и двух слабо анизотропных плоскостных компонентах. Такие предпочтительные по оси с спиновые возбуждения проявляются уже в фазе SVC и даже продолжаются в парамагнитной фазе до тех пор, пока спиновая анизотропия окончательно не исчезнет при высокой температуре.
Эти результаты дают недостающую часть головоломки об эффекте спин-орбитальной связи в железо-пниктидных сверхпроводниках и предполагают, что магнитные возбуждения с-оси повсеместно предпочтительны для предположительно орбитально-селективного сверхпроводящего спаривания.
Между тем, форма магнитного порядка зависит от специфических для материала характеристик симметрии в дополнение к спин-орбитальной связи , что приводит к разнообразному взаимодействию между сверхпроводимостью и магнетизмом в сверхпроводниках на основе железа.
Это исследование было опубликовано в Physical Review Letters.
