Hochtemperatur-Supraleiter: Eisenselenid erweitert Verständnis von Supraleitung
Wird ein Material supraleitend, passieren interessante Dinge: Eisenhaltige Supraleiter gehen in einen sogenannten nematischen Zustand(öffnet im neuen Fenster) über, in dem Elektronen sich widerstandsfrei bewegen können. Bislang wurde dies mit einer gleichmäßigen Ausrichtung des magnetischen Spins erklärt. Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) entdeckten jedoch einen neuen Weg zur Supraleitung(öffnet im neuen Fenster) .
Sie untersuchten Eisenselenid, ein 2D-Material, das bereits bei 70 Kelvin (-203 °C) supraleitend wird. Damit hat es die höchste bekannte Übergangstemperatur eisenhaltiger Supraleiter. Überraschend war, dass das Material keine magnetische Polarisierung zeigt - mit dem magnetischen Spin kann die Supraleitung also nicht erklärt werden.
Eine Untersuchung mit hochenergetischer Röntgenstrahlung zeigte, dass die Elektronen im supraleitenden Zustand bevorzugt eines von zwei möglichen Orbitalen(öffnet im neuen Fenster) einnahmen. Anstelle einer magnetischen, kam es also zu einer elektrischen Polarisierung.
Supraleiter auf der Streckbank
Die Funktion eisenhaltiger Supraleiter erklären Forscher mit einer infinitesimal kleinen Streckung des Materials. Als Grund dafür wird die gleichförmige Ausrichtung des magnetischen Spins angenommen. Beim Eisenselenid führten die Forscher die Streckung künstlich herbei, indem sie Proben auf einen Streifen aus Titan klebten und diesen um wenige hundert Nanometer in die Länge zogen. Die Streckung führte zur beobachteten orbitalen Ordnung.
Bereits eisenhaltige Supraleiter waren eine Überraschung für die Wissenschaft. Die Forscher des MIT zeigen mit ihrer Entdeckung, dass Supraleitung hier auf verschiedene Arten zustande kommen kann. Dadurch erhoffen sie sich neue Kandidaten, die sogar bei noch höheren Temperaturen supraleitend sein könnten. Ihre Erkenntnisse veröffentlichten die Forscher im Fachmagazin Nature Materials(öffnet im neuen Fenster) .