Spin- und Orbitalfluktuationen in Supraleitern

Supraleiter sind Materialien, in denen unterhalb einer charakteristischen Temperatur ein elektrischer Strom ganz ohne Widerstand fließen kann. Dieses Phänomen wird seit seiner Entdeckung zu Beginn des 20. Jahrhunderts intensiv erforscht, nicht zuletzt weil es ein enormes Anwendungs­potenzial besitzt. Die notwendige Kühlung mit flüssigem Helium oder flüssigem Stickstoff hat einer breiten Anwendung bisher allerdings Schranken gesetzt. 
 

Deshalb bleibt es eine der größten Herausforderungen, den Effekt der Supraleitung auch bei höheren Temperaturen zu realisieren. Das setzt unweigerlich das vollständige Verständnis der mikroskopischen Mechanismen voraus, die ihr zugrunde liegen. Interessanter­weise ist dies bei vielen Supraleitern, die als unkonventionell bezeichnet werden, noch ein ungelöstes Rätsel. Es ist eine weit verbreitete Meinung, dass der Schlüssel zur Aufklärung der unkonventionellen Supra­leitung das Zusammenspiel zwischen dem Kristall­gitter, den orbitalen und den Spin-Freiheits­graden ist.

In einer neuen Studie untersuchen Wissenschaftler mit Beteiligung des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) in Dresden die Wechselwirkung zwischen den strukturellen und den elektronischen Eigenschaften einer unkonventionellen Supraleiterfamilie mit Hilfe einer originellen elasto-thermoelektrischen Transport­technik. In diesem Experiment wird die elektronische Reaktion der Probe unter gleich­zeitiger Anwendung eines thermischen Gradienten, eines Magnetfeldes und einer infinitesimalen mechanischen Belastung untersucht. 

Die Reaktion des Materials auf diese einstellbaren Belastungsparameter zeigte, dass sowohl Spin- als auch Orbital­fluktuationen fundamentale Bestandteile zur Beschreibung der Physik dieser Materialien sind, was neue Grenzen für die interpretativen Modelle setzt. Diese Arbeit, die direkt von der Deutschen Forschungs­gemeinschaft unterstützt wurde, wurde von Wissenschaftlern des IFW Dresden in Zusammenarbeit mit der TU Dresden, der Bergischen Universität Wuppertal und dem italienischen Institut CNR-SPIN durchgeführt. 

Leibniz-IFW / DE

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  F. Caglieris et al.: Strain derivative of thermoelectric properties as a sensitive probe for nematicity, npj Quantum Mater. 6, 27 (2021); DOI: 10.1038/s41535-021-00324-7
• Quantum Matter – Transport and tunneling (B. Büchner), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung, Dresden