Elektronen bewegen sich in bevorzugter Richtung in Cuprat-Supraleitern: WPI-MANA

Tsukuba, Japan (ots/PRNewswire) –

Ein Team des International Center for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA) hat wichtige Einblicke in die Eigenschaften von Lanthan-basierten Cuprat-Supraleitern gewonnen, der Supraleiterfamilie mit der höchsten Temperatur, die bisher unter Umgebungsdruck entdeckt wurde.

(Bild https://kyodonewsprwire.jp/prwfile/release/M105739/202111052920/_prw_PI1fl_xUCB97EN.jpg)

Die Ergebnisse des Teams deuten darauf hin, dass die Elektronen, anders als von Forschern seit 35 Jahren angenommen, in jeder CuO2-Ebene eine Vorzugsrichtung entweder entlang der x- oder der y-Achse haben, wobei die Vorzugsrichtung zwischen den Ebenen wechselt.

Hochtemperatur-Kuprat-Supraleiter stoßen seit mehr als 30 Jahren auf reges Interesse, da sie bei Änderungen der Ladungsträgerdotierung und der Temperatur verschiedene Phänomene wie die Pseudolückenphase, die nematische Ordnung, die Ladungsdichte- und die Spin-Dichte-Welle sowie die Supraleitung aufweisen.

Die Fermi-Fläche ist in der Physik der kondensierten Materie von grundlegender Bedeutung für das Verständnis metallischer Eigenschaften. Ihre Form spiegelt direkt die Elektronenbewegung im Inneren des Materials wider und ist somit der Schlüssel zum Verständnis der Eigenschaften von Materialien.

Hochtemperatur-Kuprat-Supraleiter zeichnen sich durch Stapel von Kupfer-Sauerstoff-Ebenen (CuO2) aus, eine Tatsache, die viele Forscher davon überzeugt hat, dass sich die Elektronen in den CuO2-Ebenen zweidimensional bewegen.

Das WPI-MANA-Team unter der Leitung von Hiroyuki Yamase wandte die hochauflösende Röntgen-Compton-Streuungstechnik auf eine Probe von La(2-x)Sr(x)CuO4 an und bildete die Impulsverteilung der Elektronen ab.

Die Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse über die elektronischen Eigenschaften von Cuprat-Supraleitern. Die Compton-Streuung kann ein leistungsfähiges Instrument zur Aufklärung elektronischer Eigenschaften von Materialien sein und geht manchmal über andere weit verbreitete Techniken hinaus. Die Forscher sagten, es sei spannend zu sehen, wie die Technik als Ergänzung zu anderen Methoden eingesetzt werde.

Diese Forschung wurde von Hiroyuki Yamase vom WPI-MANA und seinen Mitarbeitern durchgeführt.

"Fermi Surface in La-Based Cuprate Superconductors from Compton Scattering Imaging" Yamase, H., Sakurai, Y., Fujita, M. et al. Nat Commun 12, 2223 (2021) https://doi.org/10.1038/s41467-021-22229-6

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