Грант РНФ 22-22-00776. Комплексное исследование параметров порядка в железосодержащих сверхпроводниках семейства 1144

Проект посвящен масштабному комплексному исследованию свойств железосодержащих сверхпроводников нового семейства 1144 – CaKFe4As4 и EuCsFe4As4. Благодаря взаимодействию сверхпроводящей, магнитной и нематической подсистем и близости перехода Лифшица эти малоизученные соединения демонстрируют нетривиальные свойства и по-видимому являются самыми экзотических среди сверхпроводящих арсенидов железа, с точки зрения их фундаментальной систематизации. Перспективность этих соединений для практических применений обусловлена довольно высокими критическими температурами (~36 К) и рекордно высокими критическими токами (до 10^8 A/см^2 в монокристаллах). Перспектива создания мощных генераторов постоянного магнитного поля (по оценкам превышающего 100 Tл) является актуальной прикладной задачей. Кристаллическая структура и критическая температура Тс пниктидов семейства 1144 схожи с таковыми для родственного семейства BaFe2As2 (Ba-122). Однако, в отличие от Ba-122, нуждающихся в допировании для перехода в сверхпроводящее состояние, пниктиды семейства 1144 сверхпроводят в стехиометрическом составе. Более того, среди них есть как полностью немагнитные соединения (например, CaKFe4As4), так и сверхпроводники, демонстрирующие магнитный порядок при температурах ниже Тс (например, EuCsFe4As4). Таким образом, семейство 1144 предоставляет уникальную возможность сравнения свойств родственных сверхпроводников с близкими Тс, но магнитных и немагнитных. На сегодняшний день свойства этих удивительных сверхпроводников мало исследованы, а данные литературы противоречивы и разрозненны. Предлагаемый проект уникален, поскольку не имеет мировых аналогов. Основная задача проекта заключается в комплексном определении энергетических параметров немагнитного соединения CaKFe4As4 и магнитного соединения EuCsFe4As4 взаимодополняющими методами: туннельной спектроскопии механически регулируемых контактов на микротрещине ""break-junction"" (прямой локальный метод), инфракрасной Фурье-спектроскопии отражения (прямой поверхностный метод) и измерений температурной зависимости электронной теплоемкости (объемный метод). Будут определена структура и температурная зависимость сверхпроводящего параметра порядка, оценена анизотропия сверхпроводящих щелей, отношение сил внутризонного и межзонного спаривающего взаимодействия, а также исследованы свойства нормального состояния (установлено возможное присутствие особенностей ван Хова вблизи уровня Ферми, оценены парциальные проводимости эффективных зон). Также будет осуществлена попытка обнаружения резонансного взаимодействия с характерными коллективными бозонными модами (леггеттовскими плазмонами, спиновыми экситонами) и оценка энергии этих мод. Участники проекта имеют обширный научный задел и опыт подобных комплексных исследований, а предлагаемые методы обладают высоким разрешением и гарантированно применимы к исследуемым образцам пниктидов семейства 1144. Ожидаемые результаты будут соответствовать мировому уровню и могут быть использованы для установления фундаментальных закономерностей свойств пниктидов и селенидов железа, влияния магнетизма на сверхпроводящую подсистему, а также при разработке и улучшении теоретических моделей описания механизмов неклассической сверхпроводимости. Подобные исследования имеют не только фундаментальное значение, но и позволят в будущем создавать новые материалы с возможностью их индивидуальной настройки для решения прикладных задач (к примеру, создания сверхмощных соленоидов).