Estructura responsable del estado superconductor en La₃Ni₂O₇ en condiciones de alta presión y baja temperatura

Área de la Ciencia:

• Física de la materia condensada
• Ciencias de los materiales
• Superconductividad

Sus antecedentes:

• Un informe reciente identificó un nuevo superconductor, La3Ni2O7, con una temperatura crítica (Tc) de 80 K a altas presiones.
• Este niquelato representa la segunda clase de superconductores no convencionales, junto con los cupratos, que exhiben Tc por encima de la temperatura del nitrógeno líquido.
• El diagrama de fase inicial se basó en mediciones de transporte y difracción de rayos X a temperatura ambiente (XRD), lo que requirió una investigación adicional.

Objetivo del estudio:

• Determinar la fase cristalográfica específica responsable de la superconductividad a alta temperatura en el La3Ni2O7.
• Para llevar a cabo experimentos de alta presión y baja temperatura con sincrotrón XRD in situ.
• Para correlacionar la evolución estructural con las propiedades superconductoras.

Principales métodos:

• Se realizaron experimentos de difracción de rayos X sincrotrón (XRD) in situ a alta presión y baja temperatura.
• El estudio consistió en comprimir la muestra de La3Ni2O7 a aproximadamente 19 GPa a 40 K.
• Se realizaron cálculos de estructura electrónica basados en la estructura cristalina determinada.

Principales resultados:

• Se observó una transición de fase de las estructuras ortorrómbicas (Amam) a las ortorrómbicas (Fmmm).
• Se descubrió una nueva fase tetragonal (grupo espacial I4 / mm) a 19 GPa y 40 K, coincidiendo con el estado superconductor.
• Los cálculos de la estructura electrónica indicaron que, por ejemplo, los orbitales de los átomos de Ni dominan los estados electrónicos cerca de la energía de Fermi.

Conclusiones:

• La fase tetragonal de La3Ni2O7 se identifica como la fase probable responsable de la superconductividad a alta temperatura.
• El estudio destaca la importancia de los detalles estructurales, como la regularidad de los octaedros de Ni-O y los ángulos de unión de Ni-O-Ni, para comprender la superconductividad.
• Esta investigación proporciona información crucial sobre el mecanismo de la superconductividad en los niquelados de doble capa.