Superconductores de hierro en el March Meeting 2015, San Antonio, TX

Los superconductores de hierro han sido los protagonistas de 16 sesiones a lo largo de los 5 días del March Meeting. Estos superconductores, descubiertos en 2008, siguen atrayendo a una gran comunidad de investigadores por el potencial que presentan para conseguir superconductividad a temperaturas por encima de la del nitrógeno líquido y por lo que nos pueden desvelar sobre el papel de las correlaciones electrónicas en otros metales de transición.

Algunos de los temas que más han sobresalido por la cantidad de charlas relacionadas han sido los calcogenuros (superconductores con planos de FeSe), el origen de la fase nemática (en la que se rompe la simetría tetragonal en ausencia de magnetismo) y la aparición en pnicturos (superconductores con planos de FeAs) de una fase magnética con simetría tetragonal.

Monocapas de FeSe crecidas sobre un sustrato de SrTiO3 han mostrado ser superconductoras con temperaturas críticas en un rango de 40 a 100K. El efecto del grosor del FeSe es fulminante y las bicapas de FeSe no son superconductoras. El incremento de la temperatura crítica en estos sistemas con respecto al FeSe en volumen se encontró por primera vez en 2012 y el récord de 100K se alcanzó hace pocos meses. Por ahora los resultados no son muy reproducibles. Se plantean tres mecanismos posibles para las altas temperaturas críticas (D0.7): (a) el cambio en el parámetro de red (el espaciamiento entre átomos) que vendría fijado por el del SrTiO3, (b) la transferencia de electrones del sustrato al FeSe, (c) o una interacción aumentada entre la red de átomos y los electrones (acoplamiento electrón-fonón) debida al SrTiO3. Se están creciendo las monocapas de FeSe en distintas condiciones (sobre SrTiO3 dopado con Nb, sobre una capa extra de TiO2…), con distintos resultados, y se ha propuesto que una heteroestructura tipo sandwich SrTiO3/FeSe/SrTiO3 podría doblar la temperatura crítica (D0.7). Aunque el FeSe no se ordena magnéticamente las fluctuaciones magnéticas son importantes en la fase ortorrómbica (L5.2), se ha propuesto teóricamente que la interacción electrón-fonón es suficientemente fuerte sólo en proximidad de un estado antiferromagnético (D0.2). Resultados de ARPES (espectroscopía de fotoemisión resuelta en ángulo) (D0.4) y de interferencia de quasipartículas (D0.6) parecen indicar que la simetría del gap superconductor es de tipo s (sin nodos), igual que los superconductores convencionales.

Otra estrategia que se está usando para incrementar la temperatura crítica de los calcogenuros, es intercalarlos con capas moleculares e hidróxidos. Por ejemplo, la temperatura crítica pasa de 9K (para el FeSe en volumen) a 43K en Lix(NH2)y(NH3)1-y FeSe (M5.1).

La fase nemática de los superconductores de hierro también ha recibido mucha atención en esta conferencia. La discusión se centra actualmente en su origen con dos candidatos estelares: orden orbital versus momentos magnéticos (espines) (A0.7,Y51.2). El orden magnético en los superconductores pnicturos (los que tienen capas de FeAs) es antiferromagnético con columnas ferromagnéticas. Este orden suele aparecer en una estructura cristalina ortorrómbica. Sin embargo, recientemente se han encontrado varios compuestos en los que aparece una pequeña región en el diagrama de fases que es magnética pero su estructura cristalina es tetragonal (A0.8, L5.5, L5.6, Y51.1). Esto podría indicar que la transición nemática es de origen magnético pero no se sabrá a ciencia cierta hasta que se aclare la naturaleza de la nueva fase magnética (aún no se sabe la orientación de los momentos magnéticos).

María José Calderón (ICMM-CSIC)