Transición de aislante a superconductor en una HfS casi unidimensional bajo presión

Área de la Ciencia:

• Física de la materia condensada
• Ciencias de los materiales
• Química del estado sólido

Sus antecedentes:

• Los tricalcogénidos de metales de transición (TMTC) exhiben diversas propiedades electrónicas, incluidas las transiciones entre metal y aislante, el aislamiento topológico y la superconductividad.
• Si bien muchos TMTC metálicos son superconductores, la mayoría de los TMTC son semiconductores o aislantes, dejando sin explorar el potencial de superconductividad en estos compuestos no metálicos.

Objetivo del estudio:

• Investigar si se puede inducir la superconductividad en los tricalcogénidos de metales de transición no metálicos mediante manipulación artificial.
• Explorar el comportamiento electrónico y estructural del trisulfuro de hafnio aislante (HfS3) bajo alta presión.

Principales métodos:

• Aplicación de presión hidrostática a los cristales de trisulfuro de hafnio (HfS3).
• Utilizando absorción óptica, espectroscopia Raman y difracción de rayos X para analizar cambios estructurales y electrónicos.
• Medición de la resistencia eléctrica para detectar la transición superconductora.

Principales resultados:

• El HfS3 se somete a una transición de aislante a semiconductor alrededor de 17 GPa, acompañada de una reducción significativa de la brecha de banda.
• Se observó superconductividad en HfS3 a 50,6 GPa, con una temperatura crítica (Tc) de 8,1 K a 121 GPa.
• La transición electrónica observada se atribuye a cambios estructurales, y el alto Tc establece un nuevo récord para los TMTC.

Conclusiones:

• La manipulación artificial, específicamente la alta presión, puede inducir la superconductividad en el aislamiento de TMTC como HfS3.
• Este hallazgo amplía el alcance de los superconductores potenciales dentro de la familia TMTC.
• El estudio abre nuevas vías para explorar fenómenos emergentes en los materiales TMTC.