Nr wniosku: 171848, nr raportu: 12986. Kierownik (z rap.): prof. dr

Nr wniosku: 171848, nr raportu: 12986. Kierownik (z rap.): prof. dr hab. Krzysztof Piotr Ruebenbauer
Nadprzewodnictwo jest fascynującym zjawiskiem z podstawowego punktu widzenia, jako że jest to manifestacja zjawisk
kwantowych w skali makroskopowej. Jest ono też ważne z praktycznego punktu widzenia, gdyż pozwala na konstrukcję
bardzo silnych magnesów, które nie tracą energii podczas pracy oraz na budowę niezwykle czułych detektorów bardzo
słabych pól magnetycznych opartych o zjawisko interferencji kwantowej. Niedawno odkryte nadprzewodniki na bazie
żelaza wydają się szczególnie interesujące, gdyż te nadprzewodniki drugiego rodzaju są niekonwencjonalne, czyli że
teoria BCS nie jest zdolna opisać ich zachowania. W ogólności zgodnie z teorią BCS elektrony sprzęgają się w pary w
przestrzeni pędów tworząc bozony, a te kondensują się z przerwą energetyczną oddzielającą spójny system od zakłóceń. Z
tego powodu oporność spada do zera, a pole magnetyczne zostaje wypchnięte z materiału tworząc z niego idealny ekran
magnetyczny. Sprzężenie jest zapewnione przez fonony, czyli drgania sieci atomowej. Ten model nie działa dla
warstwowych nadprzewodników wysokotemperaturowych. Z drugiej strony spektroskopia mössbauerowska jest czuła na
najbliższe otoczenie jądra rezonansowego pozwalając na badanie zachowania się elektronów wewnątrz nadprzewodnika
bez wprowadzania zakłóceń. Nadprzewodniki na bazie żelaza są otrzymywane ze związków macierzystych przez
domieszkowanie elektronowe lub dziurowe. Niektóre typy domieszkowania izowalentnego też niekiedy działają z
powodu zmiany rozmiarów komórki – dlatego czasem wystarczy przyłożyć ciśnienie aby wywołać nadprzewodnictwo.
Okazuje się, że związki macierzyste wytwarzają pasmowy porządek magnetyczny typu fal gęstości spinowej (FGS)
niewspółmiernych z okresem sieci. Pasmowy porządek magnetyczny silnie zaburza pary elektronowe uniemożliwiając ich
powstanie i dlatego nie ma nadprzewodnictwa (NP) w takich układach chyba, że fluktuacje magnetyczne zastąpią fonony
w roli kleju tworzącego pary. Pierwszym pytaniem po odkryciu tych właściwości było: czy FGS współistnieje z NP w
tym samym układzie elektronowym w nadprzewodnikach na bazie żelaza. Spektroskopia mössbauerowska na 57Fe
została użyta jako metoda lokalna w celu otrzymania odpowiedzi na to fundamentalne pytanie i odpowiedź brzmi NIE. Po
prostu obszary NP są diamagnetyczne. Z drugiej strony zlokalizowane momenty 4f mogą się porządkować w fazie NP co
wykazują widma mössbauerowskie 151Eu. Innym nieoczekiwanym odkryciem było stwierdzenie, że gęstość ładunku
elektronowego jest modulowana w nadprzewodniku. Gęstość elektronowa na jądrach rezonansowych jest modulowana
tworząc niewspółmierną falę gęstości ładunkowej (CDW – charge density wave). Co więcej podobna modulacja zachodzi
dla elektronów wiążących atom rezonansowy do chemicznych ligandów tworząc falę gradientu pola elektrycznego
(EFGW – electric field gradient wave). Te fale są wzajemnie sprzężone, istnieją w szerokim przedziale temperatur i
sprzęgają się do elektronów zaczynających tworzyć kondensat, czyli widać zaburzenie CDW/EFGW w przedziale
temperatur, gdzie tworzy się przerwa energetyczna. Zaburzenie kształtu fal jest różne dla nadprzewodników otrzymanych
przez domieszkowanie elektronowe od zaburzenia dla nadprzewodników otrzymanych przez domieszkowanie dziurowe.
Jest to całkowicie nowa fizyka i nie ma żadnej teorii wyjaśniającej te zjawiska. W szczególności nie oczekiwano
wcześniej istnienia EFGW.