Nya rön om varför FeSe/SrTiO₃ är supraledande vid så hög temperatur

Vanligtvis är supraledning kopplat till atomernas vibrationer och hur elektronerna inuti materialet interagerar med atomernas vibrationslägen. I den nya studien har man, tack vare ny teknikutveckling, kunnat studera de atomära vibrationerna med hjälp av sveptransmissionselektronmikroskop.

I mätningarna har forskarna identifierat nya vibrationslägen i gränsskiktet mellan järnselenid och strontiumtitanat, som inte förekommer i de ursprungliga materialen. Med hjälp av simuleringar av vibrationsspektrat har de sedan kunnat dra slutsatsen att det finns starka skäl för en högre supraledande övergångstemperatur i gränskiktet.

– I simuleringarna har vi kunnat se att syreatomerna i gränsskiktet i de nya vibrationslägen framförallt svänger fram och tillbaka mot järnselenidskiktet, säger Jan Rusz, universitetslektor vid institutionen för fysik och astronomi.

Simuleringsmetoden i studien har tagits fram av Paul Zeiger och Jan Rusz vid Uppsala universitet.

– Metoden har gjort det möjligt att simulera hur elektronerna sprids i vibrationslägena, inte bara för järnselenid/strontiumtitanat utan även för andra komplexa nanostrukturerade material, säger Paul Zeiger, forskare vid institutionen för fysik och astronomi.

Mätningarna har också visat att vibrationslägena är extremt känsliga för den exakta atomstrukturen i gränssnittet. Om det till exempel blir ojämnheter i tillväxten av substratet kan järnselenidskiktet förskjutas längre bort från strontiumtitanatsubstratet. Även om denna förskjutning bara är ett extra lager eller en extra atom sjunker den supraledande övergångstemperaturen avsevärt.

– Studien ökar förståelsen för de oväntat höga övergångstemperaturen i järnselenid/strontiumtitanat Men kan också bidra till metodutveckling för framtida forskning om andra typer av supraledande material, ända ner på atomnivå, säger Jan Rusz.

Camilla Thulin